Publié le 2024-02-29. Des chercheurs explorent une voie révolutionnaire pour l’informatique : l’utilisation de champignons, notamment le shiitake, comme composants électroniques biodégradables et à faible consommation d’énergie, ouvrant la voie à une nouvelle génération d’intelligence artificielle plus durable.
- L’informatique neuromorphique, qui s’inspire du fonctionnement du cerveau humain, est au cœur de cette recherche.
- Des memristors, des composants imitant les synapses neuronales, ont été créés à partir de mycélium de shiitake.
- Ces memristors présentent une résistance aux radiations et pourraient être utilisés dans des environnements extrêmes, comme l’espace.
Face à la demande croissante en puissance de calcul et aux préoccupations environnementales liées à la fabrication des semi-conducteurs traditionnels, les scientifiques se tournent vers des matériaux alternatifs. L’informatique neuromorphique, conçue pour imiter l’architecture du cerveau, représente une avancée prometteuse pour réduire la consommation d’énergie. Cependant, les matériaux actuellement utilisés pour construire du matériel neuromorphique sont coûteux et gourmands en ressources.
Une étude récente publiée dans PLOS One a révélé que le champignon shiitake (Lentinula edodes) pouvait agir comme un memristor durable. En cultivant du mycélium de shiitake et en l’interfaçant avec des électrodes, les chercheurs ont observé des réponses électriques reproductibles, similaires à celles des neurones biologiques. Ces résultats suggèrent que la bioélectronique à base de champignons pourrait constituer une alternative biodégradable et économique aux matériaux informatiques classiques.
Les memristors, composants électroniques capables de mémoriser des informations en modifiant leur résistance électrique, sont essentiels pour émuler la fonction synaptique du cerveau. La fabrication conventionnelle de ces dispositifs nécessite des métaux rares et des procédés énergivores. L’étude met en évidence le potentiel du réseau mycélien du shiitake, qui présente une activité électrique naturelle et forme des voies conductrices réactives aux signaux électriques.
Les memristors fongiques obtenus ont atteint une précision allant jusqu’à 90 % à des fréquences de 5,85 kHz, démontrant une rétention et une adaptabilité fiables du signal. Ce mécanisme biologique, une fois optimisé, pourrait réduire considérablement l’empreinte environnementale des dispositifs neuromorphiques.
Les champignons sont connus pour leurs réseaux souterrains complexes, qui permettent aux colonies de partager des nutriments et de réagir aux stimuli environnementaux. Ces réseaux présentent également des fluctuations de potentiel électrique qui rappellent l’activité neuronale. Le mycélium de shiitake produit des changements de tension mesurables qui peuvent être entraînés et reprogrammés en réponse à un apport électrique, imitant ainsi le renforcement ou l’affaiblissement des synapses lors de l’apprentissage.
Des échantillons de shiitake déshydratés ont conservé leur comportement memristif après réhydratation, ce qui témoigne de leur durabilité. Cette caractéristique les distingue des organoïdes neuronaux, qui nécessitent des bioréacteurs coûteux et instables. La composition biologique des champignons leur permet de fonctionner dans des conditions environnementales variables avec une faible consommation d’énergie.
Au-delà de leurs propriétés électriques, les champignons présentent une résistance remarquable aux radiations et aux environnements hostiles. Le shiitake contient du lentinan, un polysaccharide qui renforce l’intégrité structurelle et offre une protection antioxydante. Cette résilience biochimique permet aux champignons de survivre à l’exposition aux rayonnements ionisants, ce qui en fait des candidats potentiels pour l’électronique aérospatiale.
Des expériences menées dans l’espace ont montré que certaines structures mycéliennes s’adaptent morphologiquement sous l’effet des radiations, potentiellement grâce à la production de mélanine et d’autres composés protecteurs. Les memristors à base de shiitake restent fonctionnels même après déshydratation et stress environnemental, suggérant qu’ils pourraient conserver leurs propriétés informatiques dans des conditions extrêmes. Ils pourraient même être cultivés directement dans des habitats extraterrestres, réduisant ainsi le besoin de transporter des matériaux semi-conducteurs fragiles.
L’électronique conventionnelle a un coût environnemental important, en raison de la consommation d’énergie, de l’utilisation de solvants chimiques et de l’extraction de minéraux non renouvelables. En revanche, l’électronique fongique est dérivée de la biomasse renouvelable, peut être cultivée avec des milieux nutritifs peu coûteux et se dégrade naturellement après utilisation. Le processus de culture décrit dans l’étude utilise des matières organiques telles que les graines de farro et le germe de blé, ce qui confirme la possibilité de produire des composants informatiques complexes sans installations industrielles ni sous-produits toxiques.
L’informatique fongique, bien qu’encore expérimentale, ouvre la voie à un avenir où les appareils de traitement de données pourront se développer, s’adapter et même se réparer grâce à des processus naturels. Le perfectionnement des techniques de culture, de conservation et de miniaturisation pourrait rendre les memristors fongiques viables pour une intégration à grande échelle dans les systèmes informatiques. L’idée que l’intelligence puisse émerger de la matière organique n’est plus de la science-fiction, et le shiitake pourrait bien jouer un rôle central dans cette nouvelle ère de technologie durable et adaptative.
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