오하이오 주립대학교 연구팀은 표고버섯과 양송이버섯 같은 일반적인 식용 균류를 '멤리스터'라는 기본적인 전자 부품으로 변환했습니다. 멤리스터는 경험한 전기 상태를 기억할 수 있으며 두뇌형 컴퓨팅 시스템을 구축하는 핵심 부품입니다. *PLOS ONE* 최신호에 발표된 이 연구 결과는 균류 네트워크가 금속과 반도체에 의존하는 기존 마이크로 전자 장치를 대체하여 미래 컴퓨팅 기술의 친환경적인 대안이 될 수 있음을 시사합니다.

버섯은 놀라운 적응력과 독특한 생물학적 구조로 인해 오랫동안 주목받아 왔습니다. 버섯 내부는 조밀한 균사체 네트워크로 구성되어 있으며, 자연적인 전도성을 가지고 있어 바이오 전자공학을 위한 유망한 소재입니다. 연구팀은 특정 방식으로 재배하고 건조한 표고버섯과 기타 버섯 샘플을 회로에 연결할 수 있음을 발견했습니다. 다양한 전압과 주파수의 전류가 흐를 때 안정적인 메모리 효과를 나타냅니다. 이 효과는 기존 반도체 칩의 멤리스터 동작과 유사하며, 이는 이러한 유기 물질이 컴퓨터 메모리처럼 전원이 꺼진 후에도 정보를 유지할 수 있음을 의미합니다.

연구팀은 버섯의 여러 부분에 전극을 부착하고 조직 내의 차등 전도성을 이용하여 테스트했습니다. 2개월간의 실험 결과, 램(RAM)으로 사용했을 때 이 균류 기반 멤리스터는 초당 최대 5850회의 신호 전환 작업을 약 90%의 정확도로 수행할 수 있었습니다. 고주파수에서는 성능이 저하되지만, 뇌가 신경세포의 협력 작용을 통해 처리 능력을 향상하는 것과 유사하게 더 많은 버섯 유닛을 병렬로 추가하여 이를 보완할 수 있습니다.

이러한 유기 칩의 가장 큰 장점은 낮은 전력 소비입니다. 작동 메커니즘이 생물학적 신경계와 더 유사하기 때문에, 균류 기반 장치는 대기 상태나 비활성 상태에서 거의 에너지를 소비하지 않으며, 미래 컴퓨팅 장치에 상당한 에너지 효율성과 경제적 이점을 제공할 수 있습니다.

또한 희귀 금속에 의존하고 에너지 집약적인 제조 공정을 거치며 분해가 어려운 기존 전자 부품과 달리, 균류 기반 장치는 생분해가 가능하고 원재료를 쉽게 구할 수 있으며 생산 비용이 저렴하여 전자 폐기물을 줄이고 지속 가능한 발전을 촉진하는 데 도움이 됩니다. 버섯을 컴퓨팅에 활용한다는 개념은 새로운 것이 아니지만, 이 연구는 일반적인 식용 균류를 실제 기능을 갖춘 멤리스터 시스템으로 훈련시키는 방법과 그 성능 한계를 체계적으로 입증한 첫 번째 사례입니다.

이 기술의 응용 분야는 방대합니다. 더 큰 균류 네트워크는 엣지 컴퓨팅이나 우주 탐사와 같은 극한 환경에서의 작업에 사용될 수 있으며, 소형화된 장치는 웨어러블 기기나 자율 로봇에 통합되어 감지 및 반응 능력을 향상할 잠재력이 있습니다.

우리가 식탁에서 흔히 보는 버섯이 기발한 설계를 통해 두뇌형 컴퓨팅 시스템을 구축하는 핵심 부품인 '멤리스터'로 변할 수 있다는 것은 상상하기 어려울지도 모릅니다. 멤리스터는 과거의 전류 패턴을 '기억'할 수 있는 특수한 회로 소자이며, 그 '메모리 내 컴퓨팅'은 뇌의 신경세포와 시냅스의 작동 방식을 완벽하게 모방합니다. 이 '버섯 두뇌'는 에너지를 거의 소비하지 않고, 생분해가 가능하며, 구하기 쉬운 원재료를 사용하고, 자연적으로 방사선에 강합니다. 이 연구는 컴퓨팅의 미래에 대한 새로운 가능성을 보여줍니다. 컴퓨팅 장치는 차가운 금속으로 만들 필요가 없으며, 살아있는 유기체처럼 유연하고 친환경적이며 효율적일 수 있습니다.