Schimmels behoren tot 's werelds oudste en meest hardnekkige organismen. Ze tonen nu grote belofte om een ​​van de meest bruikbare materialen te worden voor de productie van textiel, gadgets en andere bouwmaterialen. De joint venture voor onderzoek van de University of the West of England, Bristol, het VK (UWE Bristol) en medewerkers van Mogu S.r.l., Italië, Istituto Italiano di Tecnologia, Turijn, Italië en de Faculteit Informatica, Multimedia en telecommunicatie van de Universitat Oberta de Catalunya (UOC) heeft aangetoond dat schimmels ongelooflijke eigenschappen hebben waardoor ze een reeks externe stimuli kunnen waarnemen en verwerken, zoals licht, uitrekken, temperatuur, de aanwezigheid van chemische stoffen en zelfs elektrische signalen.

Dit zou de weg kunnen effenen voor de opkomst van nieuwe schimmelmaterialen met een groot aantal interessante eigenschappen, inclusief duurzaamheid, duurzaamheid, herstelbaarheid en aanpassingsvermogen. Door het potentieel van schimmels als componenten in draagbare apparaten te onderzoeken, de studie heeft de mogelijkheid geverifieerd om deze biomaterialen te gebruiken als efficiënte sensoren met eindeloze mogelijke toepassingen.

Schimmels om slimme wearables nog slimmer te maken

Het is onwaarschijnlijk dat mensen schimmels beschouwen als een geschikt materiaal voor het maken van gadgets, vooral slimme apparaten zoals stappentellers of mobiele telefoons. Draagbare apparaten vereisen geavanceerde circuits die verbinding maken met sensoren en op zijn minst enige rekenkracht hebben, dat wordt bereikt door complexe procedures en speciale materialen. Dit, grofweg gesproken, is wat hen 'slim' maakt. De samenwerking van Prof. Andrew Adamatzky en Dr. Anna Nikolaidou van UWE Bristol's Unconventional Computing Laboratory, Antoni Gandia, Chief Technology Officer bij Mogu S.r.l., Prof. Alessandro Chiolerio van Istituto Italiano di Tecnologia, Turijn, Italië en Dr. Mohammad Mahdi Dehshibi, onderzoeker van het Scene Understanding and Artificial Intelligence Lab (SUNAI) van het UOC heeft aangetoond dat schimmels aan de lijst van deze materialen kunnen worden toegevoegd.

Inderdaad, de recente studie, getiteld "Reactive schimmel draagbaar" en te zien in Biosystemen , analyseert het vermogen van oesterzwam Pleurotus ostreatus om omgevingsstimuli te voelen die zouden kunnen komen, bijvoorbeeld, uit het menselijk lichaam. Om het reactievermogen van de schimmel als biomateriaal te testen, de studie analyseert en beschrijft zijn rol als biosensor met het vermogen om onderscheid te maken tussen chemische, mechanische en elektrische prikkels.

"Schimmels vormen de grootste, meest verspreide en oudste groep levende organismen op aarde, " zei Dehshibi, wie heeft toegevoegd, "Ze groeien enorm snel en binden zich aan het substraat waarmee je ze combineert." Volgens de UOC-onderzoeker schimmels kunnen zelfs informatie verwerken op een manier die lijkt op computers.

"We kunnen een geometrie- en graftheoretische structuur van de myceliumnetwerken herprogrammeren en vervolgens de elektrische activiteit van de schimmels gebruiken om computercircuits te realiseren, " zei Dehshibi, daaraan toevoegend, "Schimmels reageren niet alleen op prikkels en triggeren dienovereenkomstig signalen, maar stellen ons ook in staat om ze te manipuleren om rekentaken uit te voeren, met andere woorden, om informatie te verwerken." Als gevolg hiervan, de mogelijkheid om met schimmelmateriaal echte computercomponenten te maken is geen pure sciencefiction meer. In feite, deze componenten zouden in staat zijn om externe signalen op te vangen en erop te reageren op een manier die nog nooit eerder is gezien.

Waarom schimmels gebruiken?

Op het oppervlak, schimmels lijken misschien meer dan een paar grote problemen te vormen. Ze moeten worden verzorgd, ze ontbinden, ze zijn slechts licht resistent, ze kunnen geuren produceren, enzovoort. Echter, de meeste van deze problemen zijn al overwonnen... en met vlag en wimpel. De onderzoeker zei:"Over het algemeen gesproken, werken met levende organismen brengt bepaalde moeilijkheden met zich mee." en na het analyseren van al hun opties, het team koos uiteindelijk voor Basidiomycetes, een afdeling van het schimmelrijk, voor hun studie.

Deze schimmels hebben minder te maken met ziekten en andere problemen veroorzaakt door hun verwanten wanneer ze binnenshuis worden gekweekt. Bovendien, volgens Dehshibi, Op mycelium gebaseerde producten worden al commercieel gebruikt in de bouw. Hij zei:"Je kunt ze in verschillende vormen gieten zoals je zou doen met cement, maar om een ​​geometrische ruimte te ontwikkelen heb je maar tussen de vijf dagen en twee weken nodig. Ze hebben ook een kleine ecologische voetafdruk. In feite, aangezien ze zich voeden met afval om te groeien, ze kunnen als milieuvriendelijk worden beschouwd."

De wereld is geen onbekende voor zogenaamde "schimmelarchitecturen" die zijn gebouwd met behulp van biomaterialen gemaakt van schimmels. Bestaande strategieën op dit gebied zijn om het organisme in de gewenste vorm te laten groeien met behulp van kleine modules zoals bakstenen, blokken of vellen. Deze worden vervolgens gedroogd om het organisme te doden, waardoor een duurzame en geurloze verbinding achterblijft.

Maar dit kan nog een stap verder gaan, zei de deskundige, als de mycelia in leven worden gehouden en geïntegreerd in nanodeeltjes en polymeren om elektronische componenten te ontwikkelen. Hij zei:"Dit computersubstraat wordt gekweekt in een textielmal om het vorm te geven en extra structuur te geven. In de afgelopen tien jaar is Professor Adamatzky heeft verschillende prototypes van detectie- en computerapparatuur geproduceerd met behulp van de slijmzwam Physarum polycephalum, waaronder verschillende computationele geometrieprocessors en hybride elektronische apparaten."

Het komende stuk

Hoewel professor Adamatzky ontdekte dat deze slijmzwam een ​​geschikt substraat is voor onconventioneel computergebruik, het feit dat het voortdurend verandert, verhindert de vervaardiging van apparaten met een lange levensduur, en apparaten voor het berekenen van slijmzwammen zijn dus beperkt tot experimentele laboratoriumopstellingen.

Echter, volgens Dehshibi, dankzij hun ontwikkeling en gedrag, basidiomyceten zijn gemakkelijker verkrijgbaar, minder vatbaar voor infecties, groter in omvang en handiger te manipuleren dan slijmzwam. In aanvulling, Pleurotus ostreatus, zoals geverifieerd in hun meest recente paper, kan gemakkelijk buiten worden geëxperimenteerd, waardoor de mogelijkheid ontstaat voor nieuwe toepassingen. Dit maakt schimmels een ideaal doelwit voor de creatie van toekomstige levende computerapparatuur.

De UOC-onderzoeker zei:"Naar mijn mening, we moeten nog twee grote uitdagingen aangaan. De eerste bestaat uit het echt implementeren van de berekening van het [schimmelsysteem] met een doel; met andere woorden, berekening die logisch is. De tweede zou zijn om de eigenschappen van de schimmelsubstraten te karakteriseren via Boolean mapping, om het ware computerpotentieel van de mycelium-netwerken te ontdekken." hoewel we weten dat er potentieel is voor dit soort toepassingen, we moeten nog uitzoeken hoe ver dit potentieel gaat en hoe we het praktisch kunnen aanboren.

We hoeven misschien niet te lang te wachten op de antwoorden, Hoewel. Het eerste prototype ontwikkeld door het team, die deel uitmaakt van de studie, zal het toekomstige ontwerp en de constructie van gebouwen met unieke mogelijkheden stroomlijnen, dankzij hun biomaterialen voor schimmels. De onderzoeker zei:"Deze innovatieve benadering bevordert het gebruik van een levend organisme als bouwmateriaal dat ook is gemaakt om te berekenen." Wanneer het project in december 2022 afloopt, het FUNGAR-project zal een grootschalig schimmelgebouw bouwen in Denemarken en Italië, evenals een kleinere versie op UWE Bristol's Frenchay Campus.

Dehshibi zei:"Tot op heden, alleen kleine modules zoals bakstenen en platen zijn vervaardigd. Echter, NASA is ook geïnteresseerd in het idee en zoekt naar manieren om bases op de maan en Mars te bouwen om inactieve sporen naar andere planeten te sturen." hij zei:"Het leven in een schimmel kan je vreemd overkomen, maar waarom is het zo vreemd om te denken dat we in iets levends zouden kunnen leven? Het zou een zeer interessante ecologische verschuiving markeren die ons in staat zou stellen om beton, glas en hout. Stel je scholen voor, kantoren en ziekenhuizen die continu groeien, regenereren en sterven; het is het toppunt van duurzaam leven."

Voor de auteurs van het artikel, het doel van schimmelcomputers is niet om siliciumchips te vervangen. Schimmelreacties zijn daarvoor te traag. Liever, ze denken dat mensen myceliumgroei in een ecosysteem kunnen gebruiken als een 'grootschalige omgevingssensor'. schimmel netwerken, zij redeneren, monitoren een groot aantal datastromen als onderdeel van hun dagelijks bestaan. Als we zouden kunnen aansluiten op myceliumnetwerken en de signalen kunnen interpreteren, ze gebruiken om informatie te verwerken, we zouden meer te weten kunnen komen over wat er in een ecosysteem gebeurde.