버섯으로 구동되는 생체 컴퓨터

연구자들은 곰팡이 멤리스터가 고주파 생체전자공학에 이상적인 인터페이스가 될 수 있다고 말합니다. 출처: 존 라로코

새로운 연구에 따르면 곰팡이 네트워크가 언젠가 컴퓨터 데이터를 처리하고 저장하는 작은 금속 부품을 대체할 수 있을 것으로 보입니다.

버섯은 뛰어난 인성과 독특한 생물학적 특성으로 잘 알려져 있으며, 이러한 특성은 생체전자공학에 매우 매력적입니다. 이 새로운 분야는 생물학과 기술을 융합하여 미래 컴퓨팅 시스템을 위한 혁신적이고 지속 가능한 소재를 설계합니다.

버섯을 살아있는 기억 장치로 바꾸다

오하이오 주립대학교 연구진은 최근 표고버섯과 같은 식용 균류를 재배하여 유기 멤리스터로 기능하도록 유도할 수 있다는 사실을 발견했습니다. 이러한 구성 요소는 이전 전기 상태에 대한 정보를 저장하는 메모리 셀처럼 작용합니다.

그들의 실험은 버섯 기반 장치가 반도체 칩에서 볼 수 있는 것과 동일한 종류의 메모리 동작을 재현할 수 있음을 보여주었습니다. 또한, 이 장치는 생산 비용이 저렴한 다른 친환경적이고 뇌와 유사한 컴퓨팅 도구의 개발을 가능하게 할 수도 있습니다.

"실제 신경 활동을 모방하는 마이크로칩을 개발할 수 있다는 것은 대기 모드나 기기를 사용하지 않을 때 많은 전력이 필요하지 않다는 것을 의미합니다."라고 이 연구의 주저자이자 오하이오 주립대 의과대학 정신과 연구 과학자인 존 라로코는 말했습니다. "이는 엄청난 잠재적 계산적, 경제적 이점이 될 수 있습니다."

곰팡이 전자의 약속

라로코는 곰팡이 전자 기술이 완전히 새로운 아이디어는 아니지만 지속 가능한 컴퓨팅에 점점 더 실용화되고 있다고 지적했습니다. 곰팡이 소재는 생분해성이고 생산 비용이 저렴하기 때문에 전자 폐기물을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 반면, 기존 반도체는 제조 및 작동에 희귀 광물과 막대한 에너지가 필요한 경우가 많습니다.

"균사체를 컴퓨팅 기질로 사용하는 것은 이전에도 직관적이지 않은 설정에서 탐구된 적이 있지만, 우리의 연구는 이러한 기억 시스템 중 하나를 한계까지 끌어올리려는 시도입니다."라고 그는 말했습니다.

해당 팀의 연구 결과는 PLOS One 에 게재되었습니다.

과학자들이 버섯 기억력을 테스트한 방법

연구진은 이 능력을 시험하기 위해 표고버섯과 양송이버섯 샘플을 배양했습니다. 성숙 후, 건조하여 보존한 후 맞춤형 전자 회로에 연결했습니다. 버섯들은 서로 다른 전압과 주파수의 전류에 노출되었습니다.

"버섯의 각 부분이 서로 다른 전기적 특성을 가지고 있기 때문에 버섯의 여러 지점에 전선과 탐침을 연결했습니다."라고 라로코는 말했습니다. "전압과 연결 방식에 따라 성능이 다르게 나타났습니다."

버섯 회로의 놀라운 결과

두 달간의 실험 끝에 연구진은 버섯 기반 멤리스터를 초당 최대 5,850회까지 약 90%의 정확도로 전기 상태를 전환할 수 있다는 것을 발견했습니다. 전기 주파수가 높아지면 성능이 저하되었지만, 연구팀은 여러 개의 버섯을 연결하면 안정성을 회복하는 데 도움이 된다는 것을 발견했습니다. 이는 인간 뇌의 신경 연결과 매우 유사합니다.

이 연구의 공동 저자이자 오하이오 주립대학교 전기컴퓨터공학과 부교수인 쿠드시아 타히미나는 이 결과가 버섯을 컴퓨팅에 얼마나 쉽게 적용할 수 있는지를 보여준다고 말했습니다. 타히미나는 "사회는 환경을 보호하고 미래 세대를 위해 보존해야 할 필요성에 대해 점점 더 인식하고 있습니다."라고 말하며, "이것이 이와 같은 새로운 친환경 아이디어의 원동력 중 하나일 수 있습니다."라고 덧붙였습니다.

타히미나는 버섯이 제공하는 유연성을 바탕으로 버섯 컴퓨팅을 확장할 수 있는 가능성이 있다고 말했습니다. 예를 들어, 대형 버섯 시스템은 엣지 컴퓨팅과 항공우주 탐사에 유용할 수 있으며, 소형 버섯 시스템은 자율 시스템 및 웨어러블 기기의 성능 향상에 유용할 수 있습니다.

미래를 내다보며: 균류 컴퓨팅의 미래

유기 멤리스터는 아직 초기 단계에 있지만, 과학자들은 향후 연구를 통해 배양 방법을 개선하고 장치 크기를 줄이는 것을 목표로 합니다. 더 작고 효율적인 균류 구성 요소를 개발하는 것이 멤리스터가 기존 마이크로칩의 실질적인 대안이 되는 데 핵심적인 역할을 할 것입니다.

"균류와 컴퓨팅을 탐구하는 데 필요한 모든 것은 퇴비 더미와 수제 전자제품처럼 작을 수도 있고, 미리 제작된 템플릿을 갖춘 배양 공장처럼 클 수도 있습니다."라고 라로코는 말했다. "이 모든 것은 현재 우리 앞에 있는 자원으로 실현 가능합니다."

이 연구에 참여한 오하이오 주립대 교수로는 루벤 페트레아카, 존 시모니스, 저스틴 힐 등이 있습니다. 이 연구는 혼다 연구소의 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/10/251026021724.htm