Ob Sie es glauben oder nicht, unser Gehirn kann viel besser denken als unser Personalcomputer. Wissenschaftler hoffen jedoch, dies zu ändern, indem sie „neuromorphe Computer“ entwickeln, die die Effizienz des menschlichen Gehirns nachahmen. IBM, Intel und eine Handvoll anderer Unternehmen haben bei diesem Unterfangen bereits den Grundstein gelegt; Ihre neuromorphen Computerchips werden derzeit für die KI-Verarbeitung verwendet, aber die Fähigkeiten sind begrenzt. Es stellt sich heraus, dass die Herstellung der für die Herstellung eines Gehirn-auf-einem-Computer-Chip-Geräts benötigten Hardware äußerst schwierig – und teuer – ist.
Forscher der Ohio State University (OSU) haben eine kostengünstige Lösung vorgeschlagen; Anstatt Unmengen an Geld und seltenen Erden in die Entwicklung neuromorpher Hardware zu stecken, warum nicht einfach gewöhnliche Pilze verwenden? Denn Myzel, der wurzelartige Teil eines Pilzes, wächst bereits in verzweigten Netzwerken, die strukturell den neuronalen Netzwerken in unserem Gehirn ähneln. Darüber hinaus weisen sowohl das Gehirn als auch das Myzel aus ihren einzelnen einfachen Komponenten hervorgehende Eigenschaften auf, beispielsweise die Fähigkeit, neuartige, komplexe Probleme zu lösen.
Die Studie wurde von John LaRocco von der OSU geleitet, einem Neuroingenieur, dessen Arbeit die Schnittstelle zwischen den Schaltkreisen des Gehirns und den Schaltkreisen elektronischer Maschinen untersucht. LaRocco und sein Team verbanden das Myzel gewöhnlicher Shiitake-Pilze über Kabel mit einem Computerschaltkreis. Dann schalteten sie die Spannung des Stromkreises um. Nachdem das Team verschiedene Befestigungspunkte getestet hatte, stellte es fest, dass die „Pilzchips“ in der Lage waren, Signale zu übertragen und Zustände mit unglaublicher Geschwindigkeit zu wechseln. Noch bemerkenswerter ist, dass sich die Pilznetzwerke an wiederholte Ladungen anpassten, indem sie ihre Widerstände anpassten, um die Signalgeschwindigkeit zu optimieren. Aus rechnerischer Sicht lernten die Shiitake-Pilze.
Pilzmemristoren: Eine leistungsstarke Technologie im Entstehen
Der Baustein des modernen Computers ist derzeit der alles entscheidende Transistor. Transistoren sind winzige Schalter, die, wenn sie zu Milliarden zusammengeschaltet werden, die binäre Sprache verarbeiten, die Computer zum Denken verwenden. Sie ähneln den Neuronen in unserem Gehirn. Allerdings fehlt Transistoren ein wichtiges Merkmal des Neurons: das individuelle Gedächtnis. Computerprozessoren können eine Aufgabe nur ausführen, indem sie auf anderswo gespeicherte Daten zurückgreifen, während Neuronen lernen können, indem sie Erinnerungen an vergangene Verbindungen behalten. Geben Sie einem Transistor die Fähigkeit, sich zu erinnern, und Sie erhalten einen „Memristor“, der funktionell ein künstliches Neuron ist.
Jetzt versuchen John LaRocco und sein Team, Memristoren mit Pilzen zu bauen. Im optimalen Zustand waren die Shiitake-„Pilzchips“ in der Lage, Signale mit einer Frequenz von 5,85 kHz zu übertragen. Dies entspricht 5.850 Signalen pro Sekunde, was mit den Fähigkeiten der ersten Memristoren auf Siliziumbasis vergleichbar ist. Wenn man bedenkt, dass dies das erste Experiment war, bei dem Myzel für eine solche Anwendung verwendet wurde, ist das recht vielversprechend. Aber warum sollten wir überhaupt Pilze anstelle bewährter Computerhardware verwenden? Die Antwort ist (meistens) Geld.
Die Herstellung von Memristoren aus Silizium und Seltenerdmetallen ist ein heikler und kostspieliger Prozess. Unternehmen wie Intel und AMD haben Milliarden von Dollar in die KI-Forschung und -Entwicklung gesteckt, und ein großer Teil dieser Mittel fließt in neuromorphes Computing. Natürlich wären Shiitake-Pilze eine günstigere und umweltfreundliche Alternative. Der Einsatz von Pilzcomputern bietet jedoch noch weitere Vorteile. LaRoccos Team schreibt: „Shiitake hat eine Strahlungsresistenz gezeigt, was auf seine Eignung für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt schließen lässt.“ Mit anderen Worten: Shiitake-Pilze könnten eine entscheidende Komponente in der Zukunft der Raumfahrt sein. Die Technologie hat noch einen langen Weg vor sich, aber solch einfallsreiche Innovationen zeigen, dass die Evolution ein besserer Ingenieur ist als wir.
