Alimentés par des champignons, les ordinateurs vivants sont en plein essor

Selon une nouvelle étude, les réseaux fongiques pourraient être une alternative prometteuse aux minuscules dispositifs métalliques utilisés dans le traitement et le stockage des mémoires numériques et d’autres données informatiques. 

Les champignons sont reconnus depuis longtemps pour leur extrême résilience et leurs propriétés uniques . Leurs capacités innées en font des spécimens parfaits pour la bioélectronique, un domaine émergent qui, pour l'informatique de nouvelle génération, pourrait contribuer au développement de nouveaux matériaux prometteurs. 

À titre d’exemple, des chercheurs de l’Université d’État de l’Ohio ont récemment découvert que des champignons comestibles courants, tels que les champignons shiitake, peuvent être cultivés et entraînés à agir comme des memristors organiques, un type de processeur de données capable de mémoriser les états électriques passés. 

Les neurones organiques conduisent à des coûts énergétiques plus faibles et à des vitesses de calcul plus rapides

Leurs résultats ont montré que ces dispositifs à base de shiitake présentaient non seulement des effets de mémoire reproductibles similaires à ceux des puces à base de semi-conducteurs, mais pouvaient également être utilisés pour créer d'autres types de composants informatiques inspirés du cerveau, à faible coût et respectueux de l'environnement.

« La capacité à développer des micropuces reproduisant l'activité neuronale réelle permet de réduire la consommation d'énergie en veille ou lorsque la machine n'est pas utilisée », a déclaré John LaRocco, auteur principal de l'étude et chercheur en psychiatrie à la faculté de médecine de l'Ohio State. « Cela peut représenter un énorme avantage potentiel en termes de calcul et d'économie. »

L'électronique fongique n'est pas un concept nouveau, mais elle est devenue un candidat idéal pour le développement de systèmes informatiques durables, a déclaré LaRocco. En effet, elle minimise les déchets électriques grâce à sa biodégradabilité et à sa fabrication plus économique que les memristors et semi-conducteurs conventionnels, qui nécessitent souvent des minéraux de terres rares coûteux et une grande quantité d'énergie provenant des centres de données. 

« Le mycélium en tant que substrat informatique a déjà été exploré dans des configurations moins intuitives, mais notre travail tente de pousser l’un de ces systèmes memristifs à ses limites », a-t-il déclaré. 

L’étude a été récemment publiée dans la revue PLOS ONE.

Chaque échantillon a développé un réseau mycélien connecté à l’électronique conventionnelle.

Pour explorer les capacités des nouveaux memristors, les chercheurs ont cultivé des échantillons de shiitake et de champignons de Paris. Une fois arrivés à maturité, ils ont été déshydratés pour garantir leur viabilité à long terme, connectés à des circuits électroniques spécifiques, puis électrocutés à différentes tensions et fréquences. 

« Nous connections des fils électriques et des sondes à différents points des champignons, car leurs différentes parties ont des propriétés électriques différentes », explique LaRocco. « Selon la tension et la connectivité, nos performances variaient. »

Au bout de deux mois, l'équipe a découvert que, utilisé comme mémoire vive (RAM) – la mémoire informatique qui stocke les données –, leur memristor champignon était capable de commuter entre différents états électriques à une fréquence allant jusqu'à 5 850 signaux par seconde, avec une précision d'environ 90 %. Cependant, les performances diminuaient avec l'augmentation de la fréquence des tensions électriques, mais, comme pour un cerveau réel, il était possible d'y remédier en connectant davantage de champignons au circuit.  

Globalement, leurs recherches montrent avec quelle facilité il est surprenant de programmer et de préserver les champignons pour qu'ils se comportent de manière inattendue et utile, a déclaré Qudsia Tahmina , co-auteure de l'étude et professeure agrégée en génie électrique et informatique à l'Université d'État de l'Ohio. De plus, c'est un exemple de la façon dont la technologie peut progresser lorsqu'elle s'appuie sur le monde naturel.

« La société est de plus en plus consciente de la nécessité de protéger notre environnement et de veiller à sa préservation pour les générations futures », a déclaré Tahmina. « Cela pourrait donc être l'un des moteurs de nouvelles idées écologiques comme celles-ci. »

S'appuyer sur la flexibilité offerte par les champignons suggère également des possibilités de développement de l'informatique fongique, a déclaré Tahmina. Par exemple, des systèmes de champignons de plus grande taille pourraient être utiles pour l'informatique de pointe et l'exploration aérospatiale ; des systèmes plus petits pour améliorer les performances des systèmes autonomes et des appareils portables. 

Les memristors organiques sont encore en phase de développement précoce, mais des travaux futurs pourraient optimiser le processus de production en améliorant les techniques de culture et en miniaturisant les dispositifs, car les memristors fongiques viables devraient être beaucoup plus petits que ce que les chercheurs ont réalisé dans ce travail. 

« Tout ce dont vous auriez besoin pour commencer à explorer les champignons et l'informatique pourrait être aussi petit qu'un tas de compost et quelques appareils électroniques faits maison, ou aussi grand qu'une usine de culture avec des modèles préfabriqués », a déclaré LaRocco. « Tout cela est viable avec les ressources dont nous disposons actuellement. » 

https://news.osu.edu/powered-by-mushrooms-living-computers-are-on-the-rise