عندما نتأمل في المسار الذي يسلكه مستقبل الحوسبة، يتبادر إلى أذهاننا فوراً التطور المتسارع في رقائق السيليكون، أو البنى المعمارية الجديدة للمعالجات، أو حتى مراكز البيانات الضخمة وفائقة القوة. ومع ذلك، كشف فريق من الباحثين في جامعة ولاية أوهايو عن بديل مذهل وغير تقليدي على الإطلاق قد يقلب الموازين في هذا المجال: إنه الفطريات.
اكتشف باحثون إمكانية استخدام الفطريات الصالحة للأكل، مثل الشيتامي، لتطوير ميمريستورات حيوية قادرة على تخزين ومعالجة البيانات بدقة تصل إلى 90%. هذه التقنية تفتح الباب أمام حوسبة عصبية مستدامة، منخفضة التكاليف، وصديقة للبيئة تحاكي كفاءة الدماغ البشري.
- ✅ إمكانية استخدام فطر "شيتاكي" والمشروم العادي في تصنيع مكونات إلكترونية متطورة.
- ✅ نجاح الفطريات في العمل كذاكرة وصول عشوائي تجريبية بدقة مذهلة.
- ✅ تقليل استهلاك الطاقة في الأجهزة الإلكترونية عبر محاكاة النشاط العصبي.
- ✅ توفير بدائل مستدامة وقابلة للتحلل الحيوي بدلاً من المواد الصناعية المعقدة.
الفطريات كبديل حيوي لتخزين ومعالجة المعلومات
أظهرت دراسة علمية حديثة نُشرت في مجلة "PLOS ONE" أن أنواعاً معينة من الفطر الصالح للأكل، مثل فطر "شيتاكي" وفطر عيش الغراب الشائع، يمكن استخدامها لتطوير أجهزة متطورة قادرة على تخزين المعلومات ومعالجتها بكفاءة. هذه الخصائص تُعد الركيزة الأساسية التي يقوم عليها بناء أجيال جديدة من الحواسيب فائقة الذكاء.
ركزت هذه الأبحاث بشكل أساسي على ما يُعرف بـ "الميمريستورات" (Memristors)، وهي مكونات إلكترونية فريدة تمتلك القدرة على "تذكر" حالاتها الكهربائية السابقة حتى بعد فصل التيار الكهربائي عنها. وتُعتبر هذه التقنية القلب النابض لما يسمى الحوسبة العصبية، وهو توجه تقني يسعى لمحاكاة آلية عمل الدماغ البشري لإنتاج أنظمة حاسوبية أكثر كفاءة وأقل استهلاكاً للطاقة بشكل جذري.
سر "الميسيليوم": الشبكة الكهربائية الخفية للفطريات
اكتشف العلماء أن "الميسيليوم"، وهو عبارة عن شبكة معقدة من الخيوط الدقيقة التي تنمو تحت الأرض للفطريات، يمتلك خصائص كهربائية مذهلة يمكن تطويعها للاستخدامات التقنية. ومن خلال تجفيف عينات من فطر الشيتاكي ودمجها في دوائر إلكترونية، تمكن الفريق من تحليل سلوكها الكهربائي بدقة.
كانت النتائج مبهرة؛ حيث تمكنت الأجهزة التي تعتمد على الفطريات من العمل بمثابة ذاكرة وصول عشوائي تجريبية، وحققت دقة في الأداء قاربت 90%. هذا السلوك أظهر تشابهاً كبيراً مع المقاومات المتغيرة المصنوعة من أشباه الموصلات التقليدية التي نستخدمها اليوم في أجهزتنا الذكية.
كفاءة طاقة استثنائية واستدامة بيئية
وفقاً لجون لاروكو، الباحث في كلية الطب بجامعة ولاية أوهايو والمؤلف الرئيسي للدراسة، فإن هذا الابتكار قد يمنحنا مزايا تنافسية هائلة مقارنة بالأنظمة الحالية. وأوضح لاروكو أن القدرة على ابتكار رقائق دقيقة تحاكي النشاط العصبي تعني تقليل استهلاك الطاقة إلى أدنى مستوياته، خاصة عندما يكون الجهاز في وضع الاستعداد.
بالإضافة إلى توفير الطاقة، تبرز الاستدامة التقنية كعامل حاسم في هذا البحث. فبينما تعتمد صناعة الرقائق التقليدية على مواد نادرة وباهظة الثمن وعمليات كيميائية ملوثة، يمكن زراعة الفطريات بسهولة تامة، والأهم من ذلك أنها قابلة للتحلل الحيوي ولا تترك أثراً بيئياً ضاراً.
أشارت البروفيسورة قدسية طهمينة، المتخصصة في الهندسة الكهربائية، إلى أن التوجه العالمي نحو حماية البيئة يدفعنا بقوة للبحث عن بدائل خضراء تضمن الحفاظ على كوكبنا للأجيال القادمة، وهو ما توفره هذه التقنية الحيوية الواعدة.
هل يمكن حقاً للفطريات أن تعمل كجهاز كمبيوتر؟
نعم، من الناحية التجريبية، أثبت الباحثون أن خيوط الميسيليوم في الفطريات يمكنها نقل وتخزين الإشارات الكهربائية بطريقة تشبه عمل الترانزستورات والميمريستورات في الحواسيب التقليدية، مما يسمح لها بمعالجة البيانات الأساسية.
ما هي أهم المزايا التي تفوق بها الفطريات رقائق السيليكون؟
تتفوق الفطريات في جانبين رئيسيين: الأول هو الاستدامة، حيث أنها مادة عضوية متجددة وقابلة للتحلل. والثاني هو كفاءة الطاقة، إذ أنها تتطلب طاقة أقل بكثير للعمل ومحاكاة الوظائف العصبية المعقدة.
ما هي المجالات التي قد تستفيد من حواسيب الفطر مستقبلاً؟
من المتوقع استخدام هذه التقنية في الأجهزة منخفضة الطاقة، والحوسبة الطرفية (Edge Computing)، وحتى في تطبيقات الفضاء الجوي حيث تكون الموارد محدودة والحاجة للاستدامة قصوى.
هل سنرى أجهزة كمبيوتر فطرية في المتاجر قريباً؟
لا تزال هذه التقنية في مراحلها المختبرية الأولى. وبينما أثبتت التجربة نجاح المفهوم بدقة 90%، إلا أن تحويلها إلى منتجات تجارية يتطلب سنوات من التطوير الهندسي لضمان المتانة والسرعة المطلوبة.
🔎 في الختام، يظل مفهوم بناء الحواسيب باستخدام الفطريات فكرة تجريبية في الوقت الراهن، لكنها تحمل في طياتها ملامح ثورة تقنية كبرى. إن هذا البحث لا يفتح آفاقاً جديدة لحل أزمة الموصلات العالمية فحسب، بل يذكرنا بأن الطبيعة، بموادها البيولوجية البسيطة، قد تمتلك الحلول الأكثر ذكاءً وتعقيداً لأكثر مشكلاتنا التقنية استعصاءً في عصر الحوسبة القادم.
قم بالتعليق على الموضوع