Công dụng không tưởng của nấm

Thí nghiệm điện tử sinh học từ nấm. Ảnh: Ohio State University.

Theo một nghiên cứu mới, các mạng lưới sợi nấm có thể là một lựa chọn đầy hứa hẹn để thay thế cho những thiết bị kim loại siêu nhỏ đang được sử dụng trong quá trình xử lý và lưu trữ bộ nhớ số. Đây có thể là lời giải cho quy trình chế tạo đắt đỏ đang hạn chế những máy tính hiệu quả như não người.

Từ lâu, nấm đã được ghi nhận về khả năng chịu đựng cực cao và những đặc tính độc đáo, trở thành đối tượng lý tưởng cho lĩnh vực điện tử sinh học (bioelectronics) nhằm phát triển các vật liệu đột phá phục vụ thế hệ máy tính tiếp theo. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Bang Ohio đã chứng minh được sợi nấm có thể dùng để thay thế chip ghi nhớ.

Ví dụ, những loại nấm ăn phổ biến như nấm đông cô (shiitake) có thể được nuôi trồng và xây dựng để hoạt động như memristor hữu cơ, một loại bộ xử lý dữ liệu có khả năng ghi nhớ các trạng thái điện trong quá khứ. Các memristor tự nhiên này còn có khả năng chống mất nước và chịu được bức xạ.

Kết quả nghiên cứu cho thấy thiết bị làm từ nấm đông cô thể hiện hiệu ứng tương tự chip bán dẫn, và còn có thể được sử dụng để tạo ra các loại linh kiện máy tính khác lấy cảm hứng từ não bộ. Đặc biệt, chúng mang đến chi phí sản xuất thấp và thân thiện với môi trường.

“Việc có thể phát triển các vi mạch mô phỏng hoạt động thần kinh thực tế đồng nghĩa không cần nhiều năng lượng khi thiết bị ở chế độ chờ hoặc không hoạt động”, John LaRocco, nhà khoa học nghiên cứu tại khoa tâm thần của Trường Y thuộc Đại học Bang Ohio và tác giả chính của nghiên cứu, cho biết.

Để khám phá khả năng trên, các nhà nghiên cứu đã nuôi cấy các mẫu nấm đông cô và nấm mỡ. Nấm trưởng thành được sấy khô để đảm bảo khả năng tồn tại lâu dài, sau đó được kết nối với các mạch điện tử đặc biệt và cho chạy điện với nhiều mức điện áp và tần số khác nhau.

“Chúng tôi gắn dây và đầu dò điện tại các vị trí khác nhau trên cây nấm, vì mỗi bộ phận của nấm có đặc tính điện khác nhau. Tùy vào điện áp và cách kết nối, chúng tôi quan sát được hiệu suất khác nhau”, LaRocco nói.

Sau hai tháng, nhóm nghiên cứu phát hiện rằng khi được sử dụng như bộ nhớ tạm của máy tính, memristor từ nấm có thể chuyển đổi giữa các trạng thái điện với tốc độ lên tới 5.850 tín hiệu mỗi giây, với độ chính xác khoảng 90%.

Tuy nhiên, hiệu suất giảm khi tần số điện áp tăng lên. Nhưng giống như bộ não con người, điều này có thể được khắc phục bằng cách kết nối thêm nhiều cây nấm vào mạch.

Qudsia Tahmina, Phó giáo sư ngành kỹ thuật điện và máy tính tại Đại học Bang Ohio và đồng tác giả nghiên cứu, cho biết việc lập trình và bảo tồn nấm có thể mang đến vài hữu ích đáng ngạc nhiên. “Đây là một ví dụ cho thấy công nghệ có thể tiến bộ như thế nào khi dựa vào thế giới tự nhiên”, bà nói.

Đội nghiên cứu cho biết memristor làm từ sợi nấm có tiềm năng ứng dụng trong điện toán biên (edge computing), hàng không vũ trụ và firmware nhúng. Theo LaRocco, điện tử sinh học từ nấm không mới, nhưng đang trở thành ứng cử viên lý tưởng để phát triển các hệ thống máy tính bền vững nhờ khả năng phân hủy sinh học và chi phí rẻ hơn.

Nhật Tường