ไบโอชิปจาก “เห็ด” ย่อยสลายได้ ช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

นักวิจัยพัฒนา “ไบโอชิปจากเห็ด” เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานของอุปกรณ์ไมโครชิป ย่อยสลายได้เองตามธรรมชาติเมื่อหมดอายุใช้งาน จึงช่วยลดปัญหาด้านขยะอิเล็กทรอนิกส์

อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ทั่วโลกกำลังเผชิญกับวิกฤตขยะอิเล็กทรอนิกส์ (E-Waste) ที่ยากจะแก้ไข นักวิจัยพัฒนาเทคโนโลยี "ไบโอชิปจากเห็ด" ที่สามารถย่อยสลายได้ตามธรรมชาติ เพื่อสร้างอุปกรณ์ไมโครชิปที่มีประสิทธิภาพสูง แต่ไม่สร้างภาระด้านมลพิษต่อโลก

เทคโนโลยีนี้เป็นงานวิจัยของนักวิทยาศาสตร์จาก มหาวิทยาลัยรัฐโอไฮโอ (The Ohio State University) ประเทศสหรัฐอเมริกา ซึ่งตีพิมพ์เผยแพร่ในวารสารวิทยาศาสตร์ระดับนานาชาติ งานวิจัยดังกล่าวแสดงให้เห็นถึงความสำเร็จในการพัฒนา เมมริสเตอร์ (Memristors) ซึ่งเป็นชิ้นส่วนพื้นฐานของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ทำหน้าที่ทั้งการคำนวณและการเก็บข้อมูล โดยใช้ เส้นใยของเห็ดชิตาเกะ (Shiitake mushroom) หรือ ไมซีเลียม (Mycelium) เป็นวัสดุหลักแทนซิลิคอนแบบเดิม

ความโดดเด่นของไบโอชิปจากเห็ด คือ โครงสร้างของไมซีเลียมซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเห็ดที่อยู่ใต้ดิน มีลักษณะเป็นเครือข่ายเส้นใยที่ซับซ้อน คล้ายคลึงกับ ซินแนปส์ (Synapse) หรือจุดเชื่อมต่อของเซลล์ประสาทในสมองมนุษย์ คุณสมบัติดังกล่าวทำให้นักวิทยาศาสตร์นำมาประยุกต์ใช้ในการสร้างเมมริสเตอร์ที่สามารถจำลองการทำงานของสมองได้ หรือที่เรียกว่า การประมวลผลแบบนิวโรเมอร์ฟิก (Neuromorphic Computing)

ชิปที่ทำงานบนพื้นฐานชีวภาพนี้สามารถเรียนรู้และประมวลผลข้อมูลได้รวดเร็วและมีประสิทธิภาพสูงกว่าชิปแบบเดิมในการทำงานเฉพาะด้าน โดยเฉพาะในงานด้านระบบปัญญาประดิษฐ์ (AI) เพราะสามารถเก็บข้อมูลและประมวลผลได้ในหน่วยเดียวกัน ต่างจากระบบคอมพิวเตอร์ทั่วไปที่ต้องส่งข้อมูลไปมาระหว่างหน่วยประมวลผลและหน่วยความจำ ซึ่งเป็นสาเหตุของการสิ้นเปลืองพลังงาน

ความแตกต่างอย่างสิ้นเชิงระหว่างการผลิตชิปซิลิคอนแบบดั้งเดิมกับการผลิตเมมริสเตอร์จากเห็ด คือ ความยั่งยืนในการผลิต อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ทั่วไปต้องการกระบวนการที่ซับซ้อน อุณหภูมิสูง และใช้สารเคมีอันตราย รวมถึงทรัพยากรน้ำและพลังงานมหาศาล ขณะที่การเพาะเลี้ยงไมซีเลียมเพื่อนำมาใช้เป็นวัสดุหลักในการผลิตชิปนั้น ใช้พลังงานน้อยกว่ามาก สามารถเติบโตได้อย่างรวดเร็วในห้องปฏิบัติการ และต้องการทรัพยากรที่เรียบง่ายกว่ามาก นวัตกรรมนี้จึงช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เกิดจากโรงงานผลิตชิปได้เป็นอย่างดี 

นอกจากนี้ ไบโอชิปที่สร้างขึ้นยังสามารถทำงานได้แม้จะใช้พลังงานที่ต่ำมาก ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในอุปกรณ์ขนาดเล็กที่ต้องพึ่งพาแบตเตอรี่ ลดความถี่ในการชาร์จและยืดอายุการใช้งานอุปกรณ์

อีกทั้งไบโอชิปจากเห็ด ยังสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ (Biodegradable) ได้อย่างสมบูรณ์ เมื่ออุปกรณ์หมดอายุการใช้งานลง ตัวชิปจะไม่กลายเป็นขยะมีพิษที่สะสมอยู่ในหลุมฝังกลบ แต่มันจะสามารถสลายตัวกลับคืนสู่ธรรมชาติได้ภายในเวลาไม่นาน ซึ่งแตกต่างจากแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบันที่ต้องใช้เวลาหลายร้อยปีในการย่อยสลาย 

ด้วยขนาดที่เล็กและการใช้พลังงานที่ต่ำมาก ทำให้ไบโอชิปจากเห็ดมีศักยภาพในการประยุกต์ใช้ในเทคโนโลยีแห่งอนาคตที่หลากหลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกลุ่ม อุปกรณ์อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT) ที่ต้องการเซนเซอร์จำนวนมากและต้องติดตั้งในพื้นที่ห่างไกล อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สวมใส่ (Wearable Electronics) และ เซนเซอร์ชีวภาพ (Bio-integrated Sensors) ที่ต้องสัมผัสกับร่างกายมนุษย์ วัสดุจากเห็ดมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพ (Biocompatibility) สูง จึงทำให้ปลอดภัยและลดความเสี่ยงจากการสะสมของวัสดุสังเคราะห์ที่ไม่เป็นมิตรต่อร่างกายเมื่อต้องสวมใส่เป็นเวลานาน

เรียบเรียงโดย ขนิษฐา จันทร์ทร

ที่มาข้อมูล: newatlas, osu, sciencedaily
ที่มาภาพ: osu
“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech