As redes fúngicas poderão um dia substituir os minúsculos componentes metálicos que processam e armazenam dados de computador, de acordo com uma nova pesquisa.
Os cogumelos são conhecidos pela sua robustez e propriedades biológicas incomuns, qualidades que os tornam atrativos para a bioeletrônica. Este campo emergente combina biologia e tecnologia para projetar materiais inovadores e duráveis 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 direcionados para atuarem como monumentos biológicos. Esses elementos atuam como células de memória que retêm informações sobre condições elétricas anteriores.
Seus experimentos mostram que dispositivos baseados em cogumelos podem reproduzir o mesmo tipo de comportamento de memória visto em chips semicondutores. Eles poderão ser capazes de criar outros dispositivos de computação ecológicos, semelhantes ao cérebro, que custam menos para serem fabricados.
“Ser capaz de criar microchips que imitam a atividade nervosa real significa que você não precisa de muita energia para ficar em modo de espera ou não usar a máquina”, disse John Larocco, principal autor do estudo e psiquiatra da Ohio State College of Medicine. “Isso é algo que poderia ter um enorme potencial de vantagem computacional e econômica.”
A promessa da eletrônica fúngica
LaRocco observou que a eletrônica em forma de cogumelo não é um conceito totalmente novo, 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, a produção e operação de semicondutores convencionais requerem frequentemente minerais raros e grandes quantidades de energia.
“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.
Os resultados da equipe foram publicados PLoS Um.
Como os cientistas testaram a memória do cogumelo
Para testar suas habilidades, os pesquisadores cultivaram amostras de cogumelos shiitake e botão. Depois de amadurecidos, eram desidratados para preservação e depois conectados a circuitos eletrônicos customizados. Os cogumelos foram expostos a correntes elétricas controladas em diferentes voltagens e frequências.
“Colocaremos fios elétricos e sondas em diferentes pontos do cogumelo porque suas partes individuais têm propriedades elétricas diferentes”, disse LaRocco. “Dependendo da voltagem e da conexão, víamos performances diferentes.”
Resultados surpreendentes do circuito de cogumelos
Após dois meses de testes, os pesquisadores descobriram que seu memristor baseado em cogumelo poderia alternar entre estados elétricos 5.850 vezes por segundo com cerca de 90% de precisão. Embora o desempenho tenha diminuído em altas frequências elétricas, 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 de como podemos preservá-lo para as gerações futuras”, disse Tahmina.
Com base na flexibilidade dos cogumelos, os fungos têm potencial para melhorar a computação, disse Tahmina. Por exemplo, grandes sistemas em forma de cogumelo podem ser úteis na computação de ponta e na exploração espacial; Pequenos 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 sua infância, 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 cultura com modelos pré-fabricados”, diz LaRocco. “Eles são todos viáveis com os recursos que temos agora.”
Outros contribuintes do estado de Ohio para o estudo incluem Ruben Petreka, John Simonis e Justin Hill. A pesquisa foi apoiada pelo Honda Research Institute.
