Um computador que recorra ao micélio de fungos para guardar informação poderá, no futuro, tornar-se uma alternativa barata à actual geração de hardware de memória.
A partir de simples cogumelos shiitake (Lentinula edodes), uma equipa de cientistas construiu memristores funcionais - elementos de circuito que “recordam” estados eléctricos anteriores - não com dióxido de titânio ou silício, mas com a parte do fungo semelhante a raízes (e, em certa medida, semelhante a neurónios): o micélio.
O resultado foi um memristor com um desempenho comparável ao de um chip à base de silício, mas com potencial para ser mais económico, escalável e ambientalmente mais responsável do que muitos componentes informáticos actuais.
“Conseguir desenvolver microchips que imitam actividade neural real significa que não é necessário muita energia em modo de espera ou quando a máquina não está a ser usada”, afirma o psiquiatra John LaRocco, da Universidade Estatal de Ohio. “Isto pode representar uma enorme vantagem computacional e económica.”
Micélio, memristores e computação inspirada no cérebro
Para criar um computador que se comporte como um cérebro, é necessário desenvolver componentes que também actuem como partes do cérebro. Um dos requisitos passa por memristores capazes de funcionar como sinapses - as junções entre neurónios que regulam o fluxo de informação.
Já há algum tempo que os investigadores ponderam usar cogumelos como partes de computadores, em grande medida porque as redes de micélio apresentam comportamentos semelhantes aos das redes neuronais. A sua organização estrutural lembra a de um tecido nervoso e conseguem transmitir informação por sinais eléctricos e químicos, tal como acontece no cérebro.
No entanto, precisamente por não serem cérebros, é preciso engenharia adicional para que estes sistemas biológicos realizem as funções específicas que os cientistas procuram.
Cogumelos shiitake (Lentinula edodes) como base de memristores
A equipa escolheu os shiitake por ser uma espécie particularmente robusta, resiliente e resistente a factores de stress, como a radiação. Os investigadores prepararam nove amostras em placas de Petri com substrato, inoculadas com esporos de shiitake, e cultivaram-nas sob condições controladas de temperatura e humidade.
Quando o micélio cresceu o suficiente para cobrir cada placa, as amostras foram desidratadas numa zona bem ventilada e com luz solar directa, de modo a favorecer a sua viabilidade a longo prazo. Com esta preparação concluída, cada amostra ficou pronta para ser testada quanto às suas capacidades de computação, sendo ligada a um circuito concebido para o efeito e submetida a correntes eléctricas.
“Ligávamos fios e sondas eléctricas em pontos diferentes dos cogumelos, porque partes distintas apresentam propriedades eléctricas diferentes”, explica LaRocco. “Consoante a voltagem e a conectividade, observávamos desempenhos diferentes.”
Desempenho do “mushristor” e comparação com chips de silício
A equipa atingiu um desempenho de 5.850 hertz, com uma precisão de 90% no seu “mushristor”. Na prática, isto significa que o dispositivo comuta sinais a uma cadência de cerca de 5.850 vezes por segundo - aproximadamente uma comutação a cada 170 microssegundos.
Os memristores comerciais mais lentos disponíveis no mercado começam a velocidades pouco abaixo do dobro deste valor, o que torna estes resultados especialmente encorajadores para uma fase tão inicial do desenvolvimento.
Os investigadores verificaram ainda que, à medida que a voltagem aumentava, o desempenho do cogumelo diminuía. Para contornar essa quebra, conseguiram compensar o efeito adicionando mais cogumelos ao circuito.
Sustentabilidade, custo e próximos passos
Apesar do potencial, não é expectável que um computador de micélio venha a alimentar o consumo interminável de conteúdos no telemóvel num futuro próximo. Ainda assim, os dados obtidos apontam para uma via promissora de investigação e desenvolvimento de componentes acessíveis, de baixo custo e biodegradáveis, com aplicações possíveis que vão de dispositivos pessoais até à indústria aeroespacial.
Um aspecto adicional relevante é a compatibilidade desta abordagem com cadeias de produção mais sustentáveis: materiais baseados em micélio podem reduzir a dependência de processos intensivos em energia e de matérias-primas com elevado impacto ambiental, abrindo espaço para electrónica com uma pegada ecológica potencialmente menor.
Ao mesmo tempo, para que estas soluções possam competir em escala, será crucial resolver desafios práticos como a uniformidade entre amostras biológicas, a estabilidade do desempenho ao longo do tempo, a integração com componentes convencionais e a definição de métodos de fabrico e controlo de qualidade que garantam resultados repetíveis.
“Tudo o que seria preciso para começar a explorar fungos e computação pode ser tão pequeno como um monte de composto e alguma electrónica feita em casa, ou tão grande como uma fábrica de cultura com modelos pré-fabricados”, afirma LaRocco. “Ambas as escalas são viáveis com os recursos que temos hoje à nossa frente.”
Como os investigadores escrevem no artigo, “o futuro da computação poderá ser fúngico”.
A investigação foi publicada na PLOS One.
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