如果生物体也能承担硅芯片的部分工作会怎样？一项新研究给出了肯定的答案。科学家发现，真菌网络能够表现出类似记忆的电活动，这为开发非常规、低能耗的计算架构打开了大门。他们用常见的香菇成功制造出了可工作的“忆阻器”，为未来更环保的计算技术提供了全新可能。

从“食材”到“元件”：蘑菇的神奇变身

俄亥俄州立大学的研究团队证明，包括香菇在内的常见食用菌，可以被培育和“驯化”，使其作为一种有机忆阻器发挥作用。忆阻器是一种电子元件，能够通过“记住”先前流过的电信号来处理和存储信息。该研究发现，用香菇制成的忆阻器设备，其表现出的可重复记忆效应，可与传统半导体芯片相媲美。

这一成果意味着，真菌系统或许能成为未来仿脑（类脑）计算的基础，其优势在于低功耗和环境友好。

“能够开发出模仿实际神经活动的微芯片，意味着在待机或闲置时不需要消耗大量电力，”该研究的主要作者、俄亥俄州立大学医学院精神病学研究科学家 John LaRocco 说，“这可能在计算和经济层面带来巨大的潜在优势。”

为什么是蘑菇？可持续性是关键

尽管对真菌电子的探索并非首次，但LaRocco认为，当前对构建更可持续计算系统的需求，让这项技术格外具有吸引力。真菌可生物降解、培养相对简单，因此与依赖稀土矿物和高能耗数据中心的传统忆阻器和半导体相比，它们产生的电子垃圾更少，生产成本也更低。

“真菌菌丝作为一种计算基质，之前就有人用不太直观的方式探索过，但我们的研究试图将这些忆阻系统的性能推向极限，”LaRocco解释道。

性能测试：每秒处理近6000个信号

为了测试这种新型忆阻器的性能，研究团队培育了香菇和双孢菇的培养物。蘑菇成熟后，经过脱水处理以保持长期稳定，然后被连接到专门的电路上，接受不同电压和频率的电刺激。

“我们在蘑菇的不同部位连接电线和探针，因为其不同部位具有不同的电学特性，”LaRocco说，“根据电压和连接方式的不同，我们看到了不同的性能表现。”

关键发现：

• 在作为计算机内存（RAM）使用时，这种蘑菇忆阻器能在每秒5850个信号的频率下，以约90%的准确率在不同电状态间切换。

• 虽然性能会随电压频率升高而下降，但可以通过在电路中连接更多蘑菇来“修复”——这一点非常像真正的大脑。

未来展望：从堆肥到航天器

该研究的合著者、俄亥俄州立大学电气与计算机工程副教授 Qudsia Tahmina 指出，这项研究展示了以令人惊讶的简单方式来“编程”和保存蘑菇，使其展现出意想不到的有用功能，是技术依赖自然界取得进步的一个范例。

“社会已经越来越意识到保护环境、为子孙后代保留资源的必要性，”Tahmina 说，“因此，这可能是推动此类环保创新方案的动力之一。”

研究人员认为，真菌计算的规模可以灵活调整：

• 更大规模的系统可用于边缘计算和航天探索。

• 更小型化的器件则能提升自主系统和可穿戴设备的性能。

有机忆阻器仍处于早期开发阶段。未来的工作将致力于优化生产工艺，包括改进培育技术和使器件微型化，因为可用的真菌忆阻器尺寸需要远小于目前实验室所实现的。

“探索真菌和计算所需的一切，可以小到一堆堆肥和一些自制电子设备，也可以大到配有预制模板的培育工厂，”LaRocco说，“利用我们眼前现有的资源，所有这些方案都是可行的。”

研究信息

Reference: “Sustainable memristors from shiitake mycelium for high-frequency bioelectronics” by John LaRocco, Qudsia Tahmina, Ruben Petreaca, John Simonis and Justin Hill, 10 October 2025, PLOS ONE.
DOI: 10.1371/journal.pone.0328965