표고버섯 균사체는 우수한 탈수 특성 및 방사선 내성을 가진 멤리스터로 재활용되고 있다.
신경망 컴퓨팅 하드웨어의 개발은 기존 컴퓨팅 방식이 직면한 용량, 성능, 에너지 병목 현상을 해결할 유망한 접근 방식을 제공합니다. 하지만 오하이오 주립대학교의 과학자들이 최근 발표한 논문에서 지적했듯이, 희토류 금속 공급의 한계와 고비용의 제작 공정이 뇌와 같은 효율적인 컴퓨터 구현의 꿈을 가로막고 있습니다. 그러나 이들은 해결책을 제시했습니다. 바로 "균사 네트워크를 통한 균사 컴퓨팅(fungal computing via mycelial networks)"을 성공적으로 시연한 것입니다. 게다가 표고버섯 균사체 메모리저항소자(memristors)는 탈수 및 방사선 내성까지 갖춘 것이 특징입니다.
뉴로모픽 컴퓨팅은 생명체가 수십억 년에 걸쳐 진화해 온 지능형 프로세스를 모방하는 것을 목표로 합니다. 이 이론적 관점은 이러한 컴퓨팅 아키텍처가 뇌가 가진 효율성, 적응성, 병렬성을 계승할 수 있다고 전제합니다.
메모리저항소자는 뇌와 유사한 뉴로모픽 아키텍처에 매우 적합하다고 여겨집니다. 오하이오 연구진은 메모리저항소자의 독특한 전기적 특성과 "신경 기능을 모방할 수 있는 능력"을 높이 평가했습니다. 특히 "효율적이며 현장(in situ)에서 자가 적응 학습이 가능하다"는 점은 로봇이나 자율 주행 차량과 같은 응용 분야에서 메모리저항소자가 큰 이점을 가지게 하는 요소입니다.
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오하이오 팀에 따르면, 메모리저항소자의 또 다른 장점으로는 특유하게 낮은 전력 소비와 "메모리 및 처리 기능을 단일 장치에 통합할 수 있다는 이점"을 꼽았습니다.
여기에 균사 전자공학을 결합하면서, 과학자들은 표고버섯 균사체가 희토류 금속을 사용하고 제조가 어렵고 비싼 기존 메모리저항소자에 대한 지속 가능하고 저렴하며 생분해성 대체재임을 강조합니다. 특히 이 버섯 품종은 "신경 스파이킹(neuronal spiking)과 유사한" 적응형 전기 신호를 전달하는 것으로 알려져 있습니다.
방법 및 테스트
연구진은 버섯을 재배한 후, 수분 함량을 급격히 변화시키지 않으면서 균일한 전도성을 얻기 위해 표고버섯을 건조하고 재수화했습니다. 이후 오하이오 실험실에서 이 버섯 기반 메모리저항소자의 특성을 테스트하고 검증했습니다.
다양한 전압, 파형, 주파수 범위에 걸쳐 테스트를 진행한 결과, 표고버섯 균사체 메모리저항소자의 가치가 명확히 드러났습니다. 핵심 발견은 "RAM으로 사용했을 때, 당사 버섯 메모리저항소자가 최대 5,850Hz에서 90 ± 1%의 정확도로 작동할 수 있었다"는 것입니다.
잠재적 응용 분야
오하이오 연구진은 표고버섯 균사체 메모리저항소자가 엣지 컴퓨팅, 항공우주, 임베디드 펌웨어 응용 분야에서 잠재력을 지닌다고 언급합니다. 이 분야에서 낮은 에너지 소비, 경량성, 방사선 저항성은 모두 매력적인 장점입니다. 나아가, 이러한 메모리저항소자가 지속 가능한 방식으로 "바이오전자공학(bioelectronics)과 비전통 컴퓨팅을 연결"한다는 친환경적인 가치 역시 간과해서는 안 될 중요한 요소입니다.