Электроника из рассады

Эксперты считают, что не за горами тот день, когда электронные устройства — вплоть до компьютеров, в состав которых входят биокомпоненты, — будут выращиваться подобно растениям 18 Июль 2015, 13:41
Изучение электрических свойств растений традиционно находится на задворках современной науки. Безусловно, занимательны работы по зависимости физиологических свойств огурца от его электрического сопротивления, но вряд ли они способны совершить революцию в науке. Эндрю Адаматски (Andrew Adamatzky) утверждает, что ученые, не занимаясь этой темой, многое теряют. Исследователь из Университета Западной Англии (Бристоль) доказывает свою правоту на примере молодых ростков салата. Его интерес выходит за пределы простого любопытства. Эндрю уверен, что растения могут стать основой целого инновационного поколения электрических систем — от простейших датчиков до компьютеров, — причем для их производства не нужен завод: достаточно грунта, воды и солнечного света.
Исследование электрических свойств ростка рассады
Однако перед тем как это случится, необходимо тщательно каталогизировать электрические свойства представителей флоры, чем Адаматски сейчас и занимается. Технически измерения чрезвычайно просты: слабый ток пропускается через образцы биоматериала, находящиеся между двумя электродами с зазором 10 мм, в течение 10 минут. Среднее сопротивление растений составило 2,76 мегома.
Интересно, что проводимость и прочие электрические параметры растений непостоянны и испытывают хаотические колебания, хотя присутствуют доминирующие частоты. По словам Эндрю Адаматски, это 0,043, 0,084 и 0,009 Гц. Вероятная причина, полагает ученый, может крыться в изменении циркуляции цитоплазмы внутри растений.
Это значительно выше, чем сопротивление проводников электрических схем, но ниже сопротивления тела различных живых существ. К примеру, плесневые грибы, вы­сту­пающие в роли проводников, имеют сопротивление порядка трех мегом.
Эндрю Адаматски (Andrew Adamatzky), Университет Западной Англии
(Бристоль)
Следующим этапом станут эксперименты по включению самостоятельно растущих органических проводников в единые с кремниевыми приборами цепи. Однако для этого необходимо научиться управлять ростом таких «проводов» — добиться, чтобы они прорастали внутри некоей сложной структуры нужным образом. Эксперименты Адаматски в этом направлении пока не увенчались успехом. Другой задачей станет найти область применения растительным датчикам, если технологию удастся реализовать. Как полагает исследователь, возможно найти такое растение, сопротивление которого будет изменяться в зависимости от внешних условий, что позволило бы использовать его, например, в сельском хозяйстве.

«Дорожная сеть» США, предложенная желтой плесенью, на фоне схемы существующих дорог. Экспериментируя, Адаматски создал альтернативные карты дорожной сети различных государств. В некоторых случаях результат лишь отдаленно напоминал уже созданную сеть, но в случае со схемой дорог Бельгии, Канады и Китая совпадение было практически полным. (Фото: Andrew Adamatzky, University of the West of England)
Возможно, проблему помогут решить предыдущие эксперименты Адаматски с желтой плесенью, которая также является проводником. Из специального геля ученый вместе со своим коллегой создал миниатюрную карту Великобритании, расположив в местах крупных населенных пунктов источники пищи для слизневика, а на месте Лондона — зародыш колонии плесени, которая известна своей способностью образовывать плодовые тела в направлении питательной среды. Разрастаясь, желтая плесень в течение 80 часов соединила эти точки таким образом, что получилась микромодель дорожной сети острова. Интересно, что эта сеть в точности повторяла существующие британские трассы, хотя между некоторыми «городами» плесень предложила альтернативные варианты — возможно, более эффективные, чем ныне существующие. Эту же способность слизневиков можно применить для «проращивания» проводников будущих биоэлектрических приборов.
Результаты экспериментов по проращиванию семян в заданной форме пока не слишком успешны: в ряде случаев ростки не находят себе дорогу (фото: Andrew Adamatzky, University of the West of England)
Известны также опыты Адаматски по созданию логических элементов (основы любой вычислительной системы) из разнообразных материалов — от ацетата натрия, фронт кристаллизации которого способен выступать в роли элементов «И» и «ИЛИ», до популяции крабов — в последнем случае логический вентиль был создан при столкновении двух мигрирующих популяций крабов, результирующий вектор движения которых складывался из двух первоначальных. При всей кажущейся несерьезности такие исследования демонстрируют, что систему, программируемую на выполнение различных задач, можно сконструировать практически из чего угодно и в любом масштабе.

У технологий, описанных выше, имеются ограничения, еще многое предстоит исследовать, но принципиальная возможность выращивать электрические схемы для извлечения информации из окружающей среды и ее обработки выглядит привлекательной как для гражданского, так и военного применения: можно, например, представить себе датчики, реагирующие на определенные параметры и выросшие самостоятельно из миниатюрных зародышей, распыленных над охраняемой территорией, и подобные биоустройства.
Не исключено, что компьютеры будущего будут бояться не компьютерных вирусов, а самых обычных — поражающих живые организмы