As redes fúngicas poderão um dia substituir os minúsculos componentes metálicos que processam e armazenam dados de computador, de acordo com um novo estudo.
Os cogumelos são conhecidos pela sua resistência e propriedades biológicas incomuns 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 cogumelos shiitake, podem ser cultivados e direcionados para funcionar como memristores orgânicos. Esses componentes atuam como células de memória, retendo informações sobre estados elétricos anteriores.
Seus experimentos mostraram que dispositivos baseados em cogumelos podem reproduzir o mesmo tipo de comportamento de memória visto em chips semicondutores. Eles também poderiam criar outras ferramentas de computação ecológicas e inspiradas no cérebro, que seriam mais baratas de produzir.
“Ser capaz de desenvolver microchips que imitam a atividade neural real significa que você não precisa de muita energia para alimentar a máquina em modo de espera ou quando ela não está em uso”, disse o autor principal do estudo, John LaRocco, cientista pesquisador de psiquiatria da Faculdade de Medicina da Universidade Estadual de Ohio. “Isso poderia ser uma enorme vantagem computacional e econômica potencial.”
A promessa da eletrônica fúngica
Larocco observou que a eletrônica fúngica não é uma ideia completamente nova, mas está se tornando cada vez mais prática para a computação sustentável. Como os materiais fúngicos são biodegradáveis e de produção barata, eles poderiam ajudar a reduzir o lixo eletrônico. Em contraste, os semicondutores tradicionais normalmente requerem minerais raros e grandes quantidades de energia para serem fabricados e operarem.
“O micélio como substrato computacional já foi explorado antes em ambientes menos intuitivos, 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 testam a memória dos cogumelos
Para testar suas habilidades, os pesquisadores cultivaram amostras de shiitake e cogumelos. Depois de maduros, eles são desidratados para preservá-los e depois conectados a circuitos eletrônicos personalizados. Os cogumelos são expostos a correntes elétricas controladas de tensões e frequências variadas.
“Conectaríamos fios e sondas em diferentes pontos do cogumelo porque diferentes partes do cogumelo têm propriedades elétricas diferentes”, disse Larocco. “Dependendo da voltagem e das conexões, vimos desempenhos diferentes.”
Resultados surpreendentes de 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 sido degradado 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 as descobertas destacam a facilidade com que os cogumelos podem se adaptar à computação. Tamina disse: “A sociedade está cada vez mais consciente da necessidade de proteger o nosso ambiente e garantir a sua preservação para as gerações futuras. Portanto, este pode ser um dos factores impulsionadores destas novas ideias bio-amigáveis”.
Aproveitar a flexibilidade oferecida pelos cogumelos também sugere a possibilidade de expansão da computação fúngica, disse Tahmina. Por exemplo, sistemas em forma de cogumelo maiores poderiam ser úteis na computação de ponta e na exploração aeroespacial; sistemas menores poderiam melhorar o 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 cultura e diminuir o tamanho do dispositivo 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”, disse Larocco. “Com os recursos que temos agora, tudo isso é viável”.
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.
