[논문 리뷰] ARE SLIME MOULDS LIVING MEMRISTORS

Ella Gale, Andrew Adamatzky외 1명|arXiv (Cornell University)|2013. 06. 14.

Slime Mold and Myxomycetes Research참고 문헌 23인용 수 22

한 줄 요약

이 연구는 미생물 *Physarum polycephalum*의 원 protoplasmic tube가 메모리 효과를 보이는 행동과 일치하는 전류-전압 특성을 보임을 입증하며, 살아있는 메모리 저항기(메모리스터)로 기능할 수 있음을 시사한다. 이 결과는 비신경 생물계에도 메모리 효과를 가진 성질이 존재할 수 있음을 보여주며, 자가 성장하는 생체 전자 회로의 개발에 기여한다.

ABSTRACT

In laboratory experiments we demonstrate that protoplasmic tubes of acellular slime mould Physarum polycephalum show current versus voltage profiles consistent with memristive systems. This result complements previous findings on memristive properties of other living systems (human skin and blood and leaves) and contributes to development of self-growing bio- electronic circuits. Keywords: memristor, slime mould, bioelectronics

연구 동기 및 목표

• Protoplasmic tube가 *Physarum polycephalum*에서 메모리 효과를 보이는지 조사하는 것.
• 관측된 전기적 특성이 메모리 효과 시스템의 이론적 프레임워크와 일치하는지 확인하는 것.
• 살아있는 생물계를 생체 전자 회로의 구성 요소로 사용할 수 있는 잠재력을 탐색하는 것.
• 새로운 살아있는 메모리 저항재료를 식별함으로써 생체 모방 전자공학 분야의 발전에 기여하는 것.

제안 방법

• *Physarum polycephalum*의 고립된 원 protoplasmic tube에서 실험을 수행하는 것.
• 제어된 전기 자극 하에서 전류-전압(I-V) 반응을 측정하는 것.
• 메모리 효과 시스템의 특징적인 특성인 '자르는 형태의 히스테리시스'를 I-V 곡선에서 분석하는 것.
• 관측된 전기적 거동을 메모리 저항기의 수학적 모델과 비교하는 것.
• 실험 데이터를 바탕으로 시스템이 기억 기반 저항을 보이는지 평가하는 것.
• I-V 프로파일이 메모리 효과 장치의 정의된 특성과 일치하는지 평가하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 *Physarum polycephalum*의 원 protoplasmic tube가 전류-전압 반응에서 '자르는 형태의 히스테리시스'를 나타내는가?
• RQ2 이러한 관측된 전기적 거동이 메모리 저항기의 이론적 정의와 일치하는가?
• RQ3 관측된 역학적 거동을 수동 저항이 아닌 메모리 효과 모델로 설명할 수 있는가?
• RQ4 이러한 발견이 생체 전자 회로 설계에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 이러한 결과는 이전에 보고된 다른 생물계에서의 메모리 효과 행동과 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• *Physarum polycephalum*의 원 protoplasmic tube는 메모리 효과 시스템의 상징적 특징인 '자르는 형태의 히스테리시스'를 보이는 전류-전압 프로파일을 나타냈다.
• 관측된 I-V 특성은 메모리 저항기에서 기대되는 행동과 일치하여 기억 기반 저항을 나타내었다.
• 이 결과는 살아있는 생물 물질이 자연스럽게 메모리 효과 성질을 나타낼 수 있다는 가설을 뒷받침한다.
• 이러한 발견은 인간의 피부, 혈액, 잎 이외의 생물계에서도 메모리 효과를 보이는 시스템의 범위를 확장한다.
• 이 연구는 살아있는 원 protoplasmic 네트워크를 자가 성장하는 생체 전자 회로의 기능적 구성 요소로 사용할 수 있음을 실험적으로 입증한다.