Um computador que recorra ao micélio fúngico para armazenar informação poderá, um dia, tornar-se uma alternativa de baixo custo à geração actual de hardware de memória.
Memristores de micélio: quando os cogumelos entram na electrónica
Ao trabalharem com os comuns cogumelos shiitake (Lentinula edodes), investigadores conseguiram construir memristores funcionais - elementos de circuitaria que “recordam” os seus estados eléctricos anteriores - não a partir de dióxido de titânio ou silício, mas sim a partir da parte semelhante a raízes (e, em certa medida, semelhante a neurónios) de um fungo: o micélio.
O resultado é um memristor com um desempenho comparável ao de um chip baseado em silício, mas com a perspectiva de ser mais barato, escalável e também mais amigo do ambiente do que muitos dos componentes usados hoje em computação.
“Conseguir desenvolver microchips que imitam actividade neural real significa que não é necessária muita energia em espera, ou quando a máquina não está a ser utilizada”, afirma o psiquiatra John LaRocco, da Universidade Estatal de Ohio. “Isso pode representar uma enorme vantagem potencial, tanto do ponto de vista computacional como económico.”
Porque é que a computação ‘tipo cérebro’ precisa de memristores que imitem sinapses
Criar um computador que se comporte como um cérebro implica desenvolver componentes que também se comportem como partes do cérebro. Entre os requisitos está a existência de memristores capazes de actuar como sinapses - as junções entre neurónios que regulam o fluxo de informação.
Há já algum tempo que cientistas ponderam usar cogumelos como peças de computador, em grande medida porque as redes de micélio exibem comportamentos semelhantes aos das redes neuronais. Além de apresentarem uma organização estrutural comparável, conseguem transmitir informação através de sinais eléctricos e químicos, tal como acontece no cérebro.
Ainda assim, como não são cérebros de facto, é necessário algum trabalho de engenharia para que executem exactamente o que os investigadores pretendem.
Porquê shiitake (Lentinula edodes) e como foram preparados os “mushristores”
A equipa optou pelos cogumelos shiitake por esta espécie ser particularmente robusta, resiliente e resistente a factores de stress, incluindo a radiação. Os investigadores inocularam nove amostras em placas de Petri com substrato, usando esporos de shiitake, e deixaram-nas crescer sob condições controladas de temperatura e humidade.
Quando o micélio cresceu o suficiente para cobrir a placa de Petri, cada amostra foi seca numa zona bem ventilada e com luz solar directa, de modo a garantir a sua viabilidade a longo prazo. Com esta preparação concluída, cada amostra ficou pronta para ser testada quanto às suas capacidades computacionais, ligada a um circuito construído para o efeito e sujeita a correntes eléctricas.
“Ligávamos fios eléctricos e sondas em diferentes pontos dos cogumelos, porque partes distintas têm propriedades eléctricas diferentes”, explica LaRocco. “Consoante a tensão e a conectividade, observávamos desempenhos diferentes.”
Resultados: velocidade, precisão e o efeito da tensão eléctrica
Com o seu “mushristor” (um memristor baseado em cogumelos), os investigadores alcançaram um desempenho de 5.850 hertz, com 90% de precisão. Na prática, isto significa que o dispositivo comuta sinais a uma velocidade de cerca de 5.850 vezes por segundo - aproximadamente uma comutação a cada 170 microssegundos.
Os memristores comerciais mais lentos começam a valores pouco abaixo do dobro desta velocidade, pelo que, para um primeiro passo ainda muito inicial, o resultado é considerado extremamente promissor.
A equipa também verificou que, à medida que a tensão eléctrica aumentava, o desempenho do cogumelo diminuía. Para compensar esse efeito, foi possível adicionar mais cogumelos ao circuito.
O que isto (ainda) não faz - e porque continua a ser um caminho promissor
Não será um computador de micélio que irá alimentar o seu “doomscrolling” num futuro próximo. Ainda assim, os dados sugerem que se trata de uma via auspiciosa para investigação e desenvolvimento de componentes acessíveis, de baixo custo e biodegradáveis, com potenciais aplicações que vão de dispositivos pessoais até ao sector aeroespacial.
“Tudo o que é preciso para começar a explorar fungos e computação pode ser tão pequeno como uma pilha de compostagem e alguma electrónica caseira, ou tão grande como uma fábrica de cultura com moldes pré-fabricados”, diz LaRocco. “Todas essas opções são viáveis com os recursos que já temos à nossa frente.”
Como os investigadores escrevem no artigo, “O futuro da computação pode ser fúngico.”
A investigação foi publicada na PLOS One.
Sustentabilidade e impacto: hardware mais ‘verde’ desde a origem até ao fim de vida
Um dos aspectos mais apelativos desta abordagem é a possibilidade de criar componentes cuja cadeia de produção e fim de vida tenha menor impacto ambiental. Materiais baseados em micélio podem, em princípio, ser cultivados com menos energia e a partir de substratos orgânicos, e depois degradar-se de forma mais simples do que muitos materiais tradicionais usados em electrónica, reduzindo a pressão associada ao lixo electrónico.
Desafios práticos: uniformidade, encapsulamento e fiabilidade ao longo do tempo
Ao mesmo tempo, transformar micélio em hardware consistente implica lidar com variabilidade biológica e com a necessidade de controlo rigoroso das condições de fabrico. Para aplicações reais, será crucial garantir estabilidade das propriedades eléctricas, técnicas de encapsulamento que protejam o material de humidade e contaminação, e procedimentos que assegurem repetibilidade entre lotes - requisitos tão importantes quanto a velocidade de comutação quando se pensa em integração com circuitos e sistemas existentes.
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