Ein Forschungsteam an der Ohio State University hat gewöhnliche essbare Pilze, wie Shiitake und Champignons, in ein grundlegendes elektronisches Bauteil namens "Memristor" verwandelt. Memristoren können sich an die elektrischen Zustände erinnern, die sie erlebt haben, und sind eine Schlüsselkomponente beim Aufbau gehirnähnlicher Computersysteme. Diese in der neuesten Ausgabe von *PLOS ONE* veröffentlichte Erkenntnis legt nahe, dass Pilznetzwerke eine vielversprechende grüne Alternative zu zukünftigen Computertechnologien darstellen und möglicherweise aktuelle mikroelektronische Geräte ersetzen könnten, die auf Metallen und Halbleitern zur Verarbeitung und Speicherung digitaler Informationen basieren.

Pilze stehen aufgrund ihrer bemerkenswerten Anpassungsfähigkeit und einzigartigen biologischen Struktur schon lange im Mittelpunkt des Interesses. Ihr Inneres besteht aus einem dichten Netzwerk aus Hyphen, einer natürlichen Leitfähigkeit, die sie zu vielversprechenden Materialien für die Bioelektronik macht. Dieses Team entdeckte, dass Shiitake-Pilze und andere Pilzproben, die auf eine bestimmte Weise kultiviert und dehydriert wurden, an Schaltkreise angeschlossen werden können. Sie weisen einen stabilen Speichereffekt auf, wenn Ströme unterschiedlicher Spannung und Frequenz angelegt werden. Dieser Effekt ähnelt dem Memristor-Verhalten in herkömmlichen Halbleiterchips, was bedeutet, dass diese organischen Materialien Informationen auch nach dem Abschalten der Stromversorgung behalten können, ähnlich wie ein Computerspeicher.

Das Team befestigte Elektroden an verschiedenen Teilen der Pilze und testete sie mithilfe der differenziellen Leitfähigkeit innerhalb ihres Gewebes. Zweimonatige Experimente zeigten, dass diese auf Pilzen basierenden Memristoren bei Verwendung als Arbeitsspeicher bis zu 5850 Signalumschaltvorgänge pro Sekunde mit einer Genauigkeit von etwa 90 % durchführen können. Obwohl die Leistung bei hohen Frequenzen abnimmt, kann dies durch das parallele Hinzufügen weiterer Pilzeinheiten ausgeglichen werden, ähnlich wie das Gehirn seine Rechenleistung durch das koordinierte Arbeiten von Neuronen verbessert.

Der größte Vorteil dieser Art von organischem Chip liegt in seinem geringen Stromverbrauch. Da sein Funktionsmechanismus eher dem eines biologischen Nervensystems entspricht, verbrauchen auf Pilzen basierende Geräte im Standby- oder inaktiven Zustand fast keine Energie, was für zukünftige Computergeräte potenziell erhebliche Energieeffizienz- und wirtschaftliche Vorteile bietet.

Darüber hinaus sind auf Pilzen basierende Geräte im Vergleich zu herkömmlichen elektronischen Komponenten, die auf seltenen Metallen und energieintensiven Herstellungsprozessen basieren und schwer abbaubar sind, biologisch abbaubar, verwenden leicht verfügbare Rohstoffe und sind kostengünstig herzustellen, was dazu beiträgt, Elektroschrott zu reduzieren und eine nachhaltige Entwicklung zu fördern. Obwohl das Konzept der Nutzung von Pilzen für die Datenverarbeitung nicht neu ist, ist diese Forschung die erste, die systematisch demonstriert, wie gewöhnliche essbare Pilze zu Memristorsystemen mit praktischen Funktionen trainiert werden können, und ihre Leistungsgrenzen untersucht.

Die Anwendungen dieser Technologie sind vielfältig. Größere Pilznetzwerke könnten für Edge-Computing und Aufgaben in extremen Umgebungen, wie der Luft- und Raumfahrtforschung, eingesetzt werden; miniaturisierte Geräte versprechen die Integration in tragbare Geräte oder autonome Roboter, um deren Sensorik und Reaktionsfähigkeit zu verbessern.

Es mag schwer vorstellbar sein, dass die Pilze, die wir normalerweise auf unserem Esstisch sehen, durch cleveres Design zu einer Schlüsselkomponente beim Aufbau gehirnähnlicher Computersysteme werden können — Memristoren. Ein Memristor ist ein spezielles Schaltungselement, das sich an vergangene elektrische Strommuster "erinnern" kann; sein "In-Memory-Computing" ahmt die Funktionsweise von Neuronen und Synapsen im Gehirn perfekt nach. Dieses "Pilzgehirn" verbraucht wenig Energie, ist biologisch abbaubar, verwendet leicht verfügbare Rohstoffe und ist von Natur aus strahlenresistent. Diese Forschung zeigt neue Möglichkeiten für die Zukunft der Datenverarbeitung auf; Computergeräte müssen nicht aus kaltem Metall bestehen; sie können so flexibel, grün, organisch und effizient wie lebende Organismen sein.