香菇菌丝体降解忆阻芯片，稳定运行频率达5850Hz、切换准确率90%

想象一台计算机，它的芯片不是硅做的，而是柔软、多孔、能降解。甚至，它会「生长」。

这是一项颇具科幻色彩的研究：俄亥俄州立大学（ Ohio State University）等的团队利用香菇的菌丝网络，制造出能记忆电信号的生物忆阻器 (bio-memristor)。在 ±5 伏电压刺激下，它能实现稳定的「开关」切换；即使在 5850 Hz 的高频条件下，仍保持 90% 以上的记忆准确率。

换句话说，研究者让蘑菇的生命结构承担了电子元件的职能。

这项研究以「Sustainable memristors from shiitake mycelium for high-frequency bioelectronics」为题，发布在《PLOS One》。

论文链接：

https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0328965

菌丝电路网络

菌丝体（mycelium）是蘑菇的「地下世界」：一根根细丝在腐木与泥土间交织成密集的导管系统，负责传递水分与养分。研究团队发现这种天然网络在干燥后仍保留导电多糖与几丁质（chitin）结构，能够形成天然的「电荷通道」。

在微观层面，菌丝细胞壁中含有氮-乙酰葡糖胺和多肽链，会在电场作用下发生离子迁移与氧化还原反应。 当电流通过时，导电路径逐步形成，阻值降低；当电流停止，部分路径断裂，阻值上升。这种「可逆的电阻变化」正是忆阻效应的核心。

图 1：带有探针点的真菌样本。

研究人员将香菇菌丝培养成连续薄膜，烘干后在其两侧镀上银电极。结果显示，该有机薄膜厚度约 150 微米，能在常温空气中稳定工作，阻值变化覆盖 10⁵ 数量级。即使经过 10⁴ 次电压循环，信号仍无明显衰减——与多种无机忆阻材料相当。

让材料记住电流

忆阻器 (memristor) 是一种能「记住」电流历史的元件。其电阻随电流强度和方向而变化，并在断电后保持这种状态。这种行为与神经突触的「强化-衰退」特性极为相似，因此被视为神经形态计算的理想硬件。

而在此次实验中，香菇菌丝器件不仅能做简单的 ON-OFF 切换，还呈现出类突触学习现象：当连续电脉冲输入时，导电路径逐步固定，下一次响应更快，表现出「短时记忆 → 长期记忆」的转换。在电压 ±5 V、频率 5850 Hz 下，设备切换准确率超过 90%。

图 2：有线样品。

这种样品的培育过程也更简单——毕竟与需要精挑细选的商用香菇不一样，它的制造条件极其温和：无需真空、高温或复杂掺杂，只需在室温下培养菌丝 7 天、干燥、加电极即可。

团队发现，随着电压频率的增加，性能会下降。但这也好办，可以通过将更多蘑菇连接到电路来修复。团队称，这种「长出来的芯片」能大幅减少碳排放与材料浪费。

奇巧的材料实验

我们可以想象一种「活体计算机」：既能感知环境，又能在结构中存储信息。这不仅有助于发展低功耗人工神经网络，也为生态可持续计算提供了全新方向。

培养真菌的过程不需要大型设施或稀有矿物。该过程可以扩展以发展大型系统，这些系统可以编程和保存以低成本长期使用。