Memristores fúngicos podem ser interfaces ideais para bioeletrônica de alta frequência, dizem pesquisadores. Crédito: John LaRocco
Os cogumelos podem ser a chave para computadores ecológicos, inspirados no cérebro, que crescem em vez de serem fabricados.
Cientistas descobriram que os cogumelos podem funcionar como dispositivos de memória orgânicos, imitando a atividade neural com consumo mínimo de energia. A equipe da Universidade Estadual de Ohio cultivou e treinou fungos shiitake para se comportarem como chips de computador, capazes de alternar entre estados elétricos milhares de vezes por segundo. Esses circuitos fúngicos são biodegradáveis e de baixo custo, abrindo caminho para uma computação sustentável, semelhante à do cérebro.
Segundo uma nova pesquisa, as redes fúngicas poderão um dia substituir os minúsculos componentes metálicos que processam e armazenam dados de computador.
Os cogumelos são conhecidos por 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 vivos de memória
Pesquisadores da Universidade Estadual de Ohio descobriram recentemente que fungos comestíveis, como os cogumelos shiitake, podem ser cultivados e direcionados para funcionar como memristores orgânicos. Esses componentes atuam como células de memória que retêm informações sobre estados elétricos anteriores.
Os experimentos demonstraram que dispositivos à base de cogumelos podem reproduzir o mesmo tipo de comportamento de memória observado em chips semicondutores. Eles também podem viabilizar a criação de outras ferramentas de computação ecológicas, semelhantes ao cérebro, com custo de produção reduzido.
"Ser capaz de desenvolver microchips que imitam a atividade neural real significa que não é preciso muita energia para o modo de espera ou quando a máquina não está sendo usada", disse John LaRocco, principal autor do estudo e pesquisador em psiquiatria na Faculdade de Medicina da Universidade Estadual de Ohio. "Isso pode representar uma enorme vantagem computacional e econômica."
A promessa da eletrônica fúngica
LaRocco observou que a eletrônica fúngica não é uma ideia totalmente nova, mas está se tornando cada vez mais viável para a computação sustentável. Como os materiais fúngicos são biodegradáveis e baratos de produzir, eles podem ajudar a reduzir o lixo eletrônico. Em contrapartida, os semicondutores convencionais geralmente exigem minerais raros e grandes quantidades de energia para serem fabricados e operados.
"O micélio como substrato de computação já foi explorado antes em configurações menos intuitivas, mas nosso trabalho tenta levar um desses sistemas memristivos ao seu limite", disse ele.
As conclusões da equipe foram publicadas na revista PLOS One .
Como os cientistas testaram a memória dos cogumelos
Para testar suas capacidades, os pesquisadores cultivaram amostras de cogumelos shiitake e champignon. Após amadurecerem, os cogumelos foram desidratados para preservá-los e, em seguida, conectados a circuitos eletrônicos personalizados. Os cogumelos foram expostos a correntes elétricas controladas em diferentes voltagens e frequências.
"Conectávamos fios elétricos e sondas em diferentes pontos dos cogumelos porque partes distintas deles possuem propriedades elétricas diferentes", disse LaRocco. "Dependendo da voltagem e da conectividade, observávamos desempenhos diferentes."
Resultados surpreendentes de circuitos de cogumelos
Após dois meses de testes, os pesquisadores descobriram que seu memristor baseado em cogumelos conseguia alternar entre estados elétricos até 5.850 vezes por segundo com cerca de 90% de precisão. Embora o desempenho diminuísse em frequências elétricas mais altas, a equipe observou que conectar vários cogumelos ajudava a restaurar a estabilidade — de forma semelhante às conexões neurais no cérebro humano.
Qudsia Tahmina, coautora do estudo e professora associada de engenharia elétrica e de computação na Universidade Estadual de Ohio, afirmou que os resultados destacam a facilidade com que os cogumelos podem ser adaptados para a computação. "A sociedade está cada vez mais consciente da necessidade de proteger o meio ambiente e garantir sua preservação para as futuras gerações", disse Tahmina. "Esse pode ser um dos principais fatores que impulsionam novas ideias bioamigáveis como essas."
A flexibilidade oferecida pelos cogumelos também sugere que existem possibilidades de ampliar a computação fúngica, afirmou Tahmina. Por exemplo, sistemas de cogumelos maiores podem ser úteis em computação de borda e exploração aeroespacial; os menores, em aprimorar o desempenho de sistemas autônomos e dispositivos vestíveis.
Olhando para o futuro: o futuro da computação fúngica
Embora os memristores orgânicos ainda estejam em estágios iniciais de desenvolvimento, os cientistas pretendem aprimorar os métodos de cultivo e reduzir o tamanho dos dispositivos em trabalhos futuros. A obtenção de 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 computação pode ser tão simples quanto uma pilha de compostagem e alguns componentes eletrônicos caseiros, ou tão complexo quanto uma fábrica de cultivo com modelos pré-fabricados", disse LaRocco. "Todas as opções são viáveis com os recursos que temos à nossa disposição agora."
Outros pesquisadores da Universidade Estadual de Ohio que contribuíram para o estudo incluem Ruben Petreaca, John Simonis e Justin Hill. A pesquisa recebeu apoio do Instituto de Pesquisa Honda.
Fonte: sciencedaily
