Эндрю Адамацки (Andrew Adamatzky) из лаборатории неконвенциональных вычислений (Unconventional Computing Lab) Университета Западной Англии (University of the West of England) уже давно работает над альтернативными подходами к вычислительной технике.
В 2014-м году он вместе с командой лаборатории закончил работу над слизевым компьютером, но пришёл к выводу, что слизевики слишком нестабильны, и на них сложно достичь постоянства вычислений. Поэтому исследователи перешли к более устойчивым по форме материалам — теперь они сделали примитивный компьютер из грибов.
Для экспериментов они взяли обыкновенные вёшенки (Pleurotus ostreatus), так как их легко найти в коммерческом доступе, и описали электрические свойства их грибниц (мицелия). У каждого гриба между кончиком его ножки и шляпкой существует определённое электрическое напряжение, которое можно измерить, вставив в гриб электроды. Это напряжение умеренно постоянно, с непериодическими эндогенными (порождаемыми самой грибницей) колебаниями. Учёные наблюдали напряжение на грибнице из четырёх грибов. Самые большие колебания были в 0,8 мВ, время между колебаниями варьировало в пределах 20—48 минут.
Далее исследователи посмотрели, как будет отвечать грибница на стимуляцию отдельных грибов. Они воздействовали на грибы определённым образом, например огнём, солью, этиловым спиртом и сахаром, в случае веществ, помещая их на шляпки грибов. На сахар грибы не реагировали, но на другие воздействия — очень даже! Но, что удивительно, через некоторое время изменяли своё напряжение и другие грибы в этой грибнице! Например, ответ незатронутого гриба на стимуляцию другого гриба огнём заключался в деполяризации в 0,02 мВ продолжительностью 6 секунд и соответствующей реполяризации через 9 секунд. Деполяризация начиналась в среднем через 3 секунды после начала воздействия. При этом на короткие стимулы (1—2 секунды) грибы не отвечали, воздействия должны были быть долгими. Амплитуда электрического ответа отличалась от гриба к грибу и, скорее всего, зависела не только от расстояния между наблюдаемым и стимулируемым грибом, но также и от положения электродов. В отличие от огня, на солевую стимуляцию «соседа» грибы реагировали более равномерно: через 12—15 секунд после нанесения соли электрический потенциал наблюдаемых грибов падал примерно на 0,2—0,8 мВ. Потенциал восстанавливался примерно через 30 секунд после окончания воздействия.
Всё это говорит о том, что внутри мицелия существует механизм передачи данных! И если взять «возбуждённый» гриб — со всплеском колебаний — за единицу, а невозбуждённый — за ноль, то можно попробовать на грибнице реализовать некоторые операторы булевой алгебры. Что авторы не преминули и сделать, но в компьютерной симуляции. Они представили мицелий с четырьмя грибами в виде графа, в котором вершинами, помимо собственно грибов, являются ещё и пересечения мицелия. Всего узлов в симуляции было 2×104, и они тем плотнее располагались, чем ближе были к фронту грибницы. И учёным удалось реализовать логическое «не» на этих четырёх грибах, подавая им на вход стимуляцию или её отсутствие, и затем, через некоторый период времени, измеряя на этих же грибах напряжение.
В итоге грибные энтузиасты пришли к выводу, что характеристики вычислений будут сильно зависеть от геометрии мицелия. Не удивительно, если мицелий — это граф, то от его структуры будут зависеть значения на разных его узлах.
Да, но зачем?
Так как грибы никогда не смогут соревноваться по производительности с полупроводниковыми компьютерами (время, за которое сигнал распространяется по мицелию измеряется секундами, а то и минутами), то зачем тогда такие эксперименты? Адамацки утверждает, что с помощью грибных компьютеров можно будет, например, собирать информацию о состоянии леса. Но это больше похоже на то, что ему нужно было как-то заполнить раздел «практическая значимость исследования» и он ничего лучше не придумал. Между тем, финансирует этот проект Horizon 2020 — программа Евросоюза по развитию научных исследований и технологий.
Адамацки ещё в 2018-м году закончил работу над этим исследованием, с тех пор у них успела открыться и закрыться вакансия в лаборатории, нужен был сотрудник в новый проект по разработке основных грибных вычислительных элементов на зарплату 30—33 тысячи фунтов в год.
Однако хайп в сети вокруг этой статьи развернулся только в последние недели 2019-го года. В частности, среди комментариев на Reddit и других сайтах встречаются такие:
«Чёткие ребята! Оказывается, в углу моей комнаты растёт компьютер».
«В противоположность чистоте, которая была нужна для построения компьютеров прошлого, новая кузница CPU — в холодном и влажном погребе».
«А автор вынес благодарность вёшенкам за сотрудничество?»
Подготовка материала: Александра «Renoire» Алексеева