Computadores vivos movidos a cogumelos

Os cogumelos são conhecidos pela sua resistência e propriedades biológicas incomuns, qualidades que os tornam atraentes para a bioeletrônica. Este campo emergente combina biologia e tecnologia para projetar materiais inovadores e sustentáveis ​​para futuros sistemas de computação.

Transformando cogumelos em dispositivos de memória viva

Pesquisadores da Universidade Estadual de Ohio descobriram recentemente que fungos comestíveis, como os cogumelos shiitake, podem ser cultivados e orientados para funcionar como memristores orgânicos. Esses componentes atuam como células de memória que retêm informações sobre estados elétricos anteriores.

Seus experimentos mostraram que dispositivos baseados em cogumelos poderiam reproduzir o mesmo tipo de comportamento de memória visto em chips semicondutores. Eles também podem permitir a criação de outras ferramentas de computação ecologicamente corretas, semelhantes ao cérebro, que custam menos para serem produzidas.

“Ser capaz de desenvolver microchips que imitam a atividade neural real significa que você não precisa de muita energia para ficar em espera ou quando a máquina não está sendo usada”, disse John LaRocco, principal autor do estudo e cientista pesquisador em psiquiatria na Faculdade de Medicina do Estado de Ohio. “Isso é algo que pode ser uma enorme vantagem computacional e econômica potencial.”

A promessa da eletrônica fúngica

LaRocco observou que a eletrônica fúngica não é uma ideia totalmente nova, mas está se tornando cada vez mais prática para a computação sustentável. Como os materiais fúngicos são biodegradáveis ​​e de produção barata, eles podem ajudar a reduzir o lixo eletrônico. Em contraste, os semicondutores convencionais muitas vezes requerem minerais raros e grandes quantidades de energia para serem fabricados e operarem.

“O micélio como substrato computacional já foi explorado antes em configurações menos intuitivas, mas nosso trabalho tenta levar um desses sistemas memristivos ao seu limite”, disse ele.

As descobertas da equipe foram publicadas em PLOS Um.

Como os cientistas testaram a memória do cogumelo

Para testar suas capacidades, os pesquisadores cultivaram amostras de cogumelos shiitake e botão. Depois de amadurecidos, eles eram desidratados para preservá-los e depois anexados a circuitos eletrônicos personalizados. Os cogumelos foram expostos a correntes elétricas controladas em diferentes voltagens e frequências.

“Conectaríamos fios elétricos e sondas em diferentes pontos dos cogumelos porque partes distintas deles têm propriedades elétricas diferentes”, disse LaRocco. “Dependendo da voltagem e da conectividade, observávamos desempenhos diferentes.”

Resultados surpreendentes dos circuitos de cogumelos

Após dois meses de testes, os pesquisadores descobriram que seu memristor baseado em cogumelo poderia alternar entre estados elétricos até 5.850 vezes por segundo com cerca de 90% de precisão. Embora o desempenho tenha diminuído em frequências elétricas mais altas, a equipe notou que conectar vários cogumelos ajudou a restaurar a estabilidade – assim como as conexões neurais no cérebro humano.

Qudsia Tahmina, coautora do estudo e professora associada de engenharia elétrica e de computação na Universidade Estadual de Ohio, disse que os resultados destacam a facilidade com que os cogumelos podem ser adaptados para a computação. “A sociedade tornou-se cada vez mais consciente da necessidade de proteger o nosso ambiente e garantir que o preservamos para as gerações futuras”, disse Tahmina. “Portanto, esse pode ser um dos factores impulsionadores de novas ideias bio-amigas como estas.”

Aproveitar a flexibilidade que os cogumelos oferecem também sugere que há possibilidades de ampliar a computação fúngica, disse Tahmina. Por exemplo, sistemas maiores em forma de cogumelo podem ser úteis na computação de ponta e na exploração aeroespacial; os menores na melhoria do desempenho de sistemas autônomos e dispositivos vestíveis.

Olhando para o futuro: o futuro da computação fúngica

Embora os memristores orgânicos ainda estejam em seus estágios iniciais, os cientistas pretendem refinar os métodos de cultivo e reduzir o tamanho dos dispositivos em trabalhos futuros. Conseguir componentes fúngicos menores e mais eficientes será fundamental para torná-los alternativas viáveis ​​aos microchips tradicionais.

“Tudo o que você precisa para começar a explorar fungos e a computação pode ser tão pequeno quanto uma pilha de compostagem e alguns eletrônicos caseiros, ou tão grande quanto uma fábrica de cultivo com modelos pré-fabricados”, disse LaRocco. “Todos eles são viáveis ​​com os recursos que temos diante de nós agora.”

Outros contribuintes do estado de Ohio para o estudo incluem Ruben Petreaca, John Simonis e Justin Hill. A pesquisa foi apoiada pelo Honda Research Institute.