Científicos crearon chips biodegradables a partir de hongos

Un equipo de científicos de la Universidad del Estado de Ohio en los Estados Unidos consiguió producir memristores de hongos. Cada memristor es un componente electrónico que retiene memoria de resistencia. Los investigadores los hicieron ahora en base al hongo o seta china, también llamado shiitake. Es un avance que podría transformar la computación sostenible.

Estos dispositivos son capaces de almacenar información y simular conexiones cerebrales. Ofrecen un rendimiento similar al de los chips de silicio, pero con la ventaja de ser biodegradables, de bajo costo y escalables.

Los detalles de la innovación se publicaron en la revista PLOS One y abren la puerta a una nueva generación de computadoras ecológicas y accesibles.

El desarrollo fue realizado por John LaRocco, Qudsia Tahmina, Ruben Petreaca, John Simonis y Justin Hill, con el apoyo del Instituto de Investigación Honda.

Los problemas con los memristores convencionales

Los científicos tuvieron en cuenta una dificultad central: los memristores tradicionales, esenciales para la computación neuromórfica, una tecnología que imita el funcionamiento del cerebro, requieren minerales raros y procesos de fabricación costosos.

Esos dispositivos, que pueden almacenar y procesar información de manera eficiente, resultan fundamentales para aplicaciones en inteligencia artificial, robótica y vehículos autónomos.

Sin embargo, su producción genera un impacto ambiental considerable y limita su accesibilidad. Frente a este desafío, los investigadores buscaron alternativas sostenibles que permitieran reducir el costo y la huella ecológica de estos componentes.

El micelio shiitake se presenta como una opción prometedora por su capacidad de adaptarse a diferentes condiciones, su resistencia a la radiación y su estructura similar a las redes neuronales.

Entonces, los investigadores buscaron explorar si el micelio de shiitake podía servir como base para fabricar memristores funcionales, capaces de simular sinapsis y almacenar información.

Fabricación y resultados

Para realizar el experimento, el equipo cultivó nueve muestras de hongos shiitake en placas de Petri con sustratos orgánicos, bajo condiciones controladas de temperatura y humedad.

Una vez que el micelio cubrió toda la superficie, las muestras se secaron al sol durante una semana para garantizar su viabilidad a largo plazo.

Posteriormente, se rehidrataron con agua desionizada en aerosol, lo que restauró su conductividad sin alterar su estructura.

Cada muestra se conectó a un circuito especialmente diseñado para evaluar su comportamiento eléctrico.

Los investigadores aplicaron diferentes voltajes y frecuencias, y midieron la respuesta mediante un osciloscopio digital.

“Conectábamos cables y sondas en distintos puntos del hongo porque cada parte tiene propiedades eléctricas diferentes”, explicó John LaRocco. “Dependiendo del voltaje y la conectividad, observábamos distintos rendimientos”, añadió.

Los resultados fueron notables: los memristores de micelio alcanzaron una velocidad de conmutación de 5.850 Hz, con una precisión del 90%. Esto significa que pueden cambiar de estado unas 5.850 veces por segundo, una cifra cercana a la de los memristores comerciales más lentos.

Además, el rendimiento se mantuvo estable tras procesos de deshidratación y rehidratación, lo que sugiere que estos dispositivos pueden conservar su funcionalidad durante largos periodos.

El equipo también observó que, al aumentar el voltaje, el rendimiento del hongo disminuía, pero este efecto se compensaba añadiendo más muestras al circuito.

“Todo lo que se necesita para empezar a explorar la computación con hongos puede ser tan pequeño como un montón de compost y algunos componentes electrónicos caseros, o tan grande como una fábrica de cultivo con plantillas prefabricadas”, afirmó LaRocco.

“Nuestros hallazgos muestran que las computadoras fúngicas pueden ofrecer plataformas escalables y ecológicas para tareas neuromórficas, uniendo la bioelectrónica y la computación no convencional”, señalaron los investigadores.

El equipo destaca que, aunque la velocidad de conmutación es menor que la de los memristores más avanzados, la posibilidad de paralelizar el funcionamiento de múltiples dispositivos compensa esta limitación.

Además, la resistencia a la radiación y la adaptabilidad del micelio abren nuevas posibilidades para el desarrollo de sistemas inteligentes y sensores en ambientes hostiles.

El futuro de la computación sostenible podría estar en los hongos, con dispositivos que combinan sostenibilidad, bajo costo y capacidad de adaptación, y que prometen transformar la tecnología actual.