Crean una memoria de computadora funcional a partir de hongos shiitake

Un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Ohio ha logrado un avance significativo en la bioelectrónica al construir una memoria de computadora funcional utilizando hongos shiitake (o setas chinas). Este desarrollo podría allanar el camino hacia una alternativa de bajo costo y respetuosa con el medio ambiente frente al hardware de memoria actual.

Crédito: MysteryPlanet.com.ar.

Los hongos han sido reconocidos durante mucho tiempo por su extrema resiliencia y propiedades únicas, convirtiéndolos en candidatos perfectos para la bioelectrónica. El estudio reciente, publicado en la revista PLOS ONE, descubrió que los hongos comestibles comunes pueden ser cultivados y «entrenados» para actuar como memristores orgánicos, un tipo de procesador de datos capaz de recordar estados eléctricos pasados.

Los hallazgos revelaron que estos dispositivos basados en shiitake no solo demostraron efectos de memoria reproducibles, similares a los chips semiconductores, sino que también podrían usarse para crear otros componentes de computación inspirados en el cerebro, de bajo costo y ecológicos.

La ventaja de la computación neuronal

«Ser capaz de desarrollar microchips que imiten la actividad neuronal real significa que no se necesita mucha energía para el modo de espera o cuando la máquina no está siendo utilizada», explicó John LaRocco, autor principal del estudio e investigador en psiquiatría en la Facultad de Medicina de Ohio State. «Eso puede ser una enorme ventaja computacional y económica».

El shiitake es un hongo comestible de origen asiático, conocido por su sabor umami y su intenso aroma, que se utiliza en la cocina como alimento y en la medicina tradicional. Es el segundo hongo más consumido en el mundo y se valora por su valor nutricional, ya que es una buena fuente de vitaminas B y minerales, y contiene todos los aminoácidos esenciales. Además, se le atribuyen propiedades beneficiosas para el sistema inmunológico, cardiovasculares y como antioxidante. Crédito: Shell_ghostcage.

LaRocco señaló que, si bien la electrónica fúngica (basada en hongos) no es un concepto nuevo, se ha convertido en una opción ideal para desarrollar sistemas informáticos sostenibles. Esto se debe a que minimizan los residuos eléctricos al ser biodegradables y son más baratos de fabricar que los memristores y semiconductores convencionales, que a menudo requieren costosos minerales de tierras raras y un alto consumo de energía por parte de los centros de datos.

El experimento: «Electrocutando» hongos

Para explorar las capacidades de los nuevos memristores, los investigadores cultivaron muestras de hongos shiitake y champiñones comunes. Una vez maduros, los deshidrataron para garantizar su viabilidad a largo plazo, los conectaron a circuitos electrónicos especiales y luego les aplicaron descargas eléctricas a varios voltajes y frecuencias.

«Conectamos cables eléctricos y sondas en diferentes puntos de los hongos porque distintas partes tienen diferentes propiedades eléctricas», dijo LaRocco. «Dependiendo del voltaje y la conectividad, veíamos diferentes rendimientos».

Utilizando hongos shiitake comunes (Lentinula edodes), los científicos han construido memristores funcionales, no a partir de dióxido de titanio o silicio, sino de la parte similar a una raíz —y en cierto modo similar a una neurona— de un hongo, llamada micelio. Crédito: John LaRocco/OSU.

Después de dos meses, el equipo descubrió que, cuando se utilizaba como RAM (la memoria que almacena datos temporales), el memristor de hongo era capaz de cambiar entre estados eléctricos a una velocidad de hasta 5.850 señales por segundo, con una precisión de alrededor del 90 %.

Aunque el rendimiento disminuyó a medida que aumentaba la frecuencia de los voltajes eléctricos, el sistema demostró una capacidad similar a la de un cerebro real: el problema podía solucionarse simplemente conectando más hongos al circuito.

Un futuro sostenible y escalable

Qudsia Tahmina, coautora del estudio y profesora de ingeniería eléctrica e informática en Ohio State, destacó que la investigación detalla lo sorprendentemente fácil que es programar y preservar los hongos para que se comporten de maneras útiles e inesperadas.

«La sociedad se ha vuelto cada vez más consciente de la necesidad de proteger nuestro medio ambiente», dijo Tahmina. «Ese podría ser uno de los factores impulsores detrás de nuevas ideas bio-amigables como estas».

La flexibilidad que ofrecen los hongos también sugiere posibilidades de escalabilidad. Por ejemplo, sistemas de hongos más grandes podrían ser útiles en la computación de borde (edge computing) y la exploración aeroespacial, mientras que los más pequeños podrían mejorar el rendimiento de sistemas autónomos y dispositivos portátiles (wearables).

Aunque los memristores orgánicos aún están en una fase temprana de desarrollo, el trabajo futuro podría optimizar el proceso mejorando las técnicas de cultivo y miniaturizando los dispositivos.

«Todo lo que se necesitaría para comenzar a explorar los hongos y la computación podría ser tan pequeño como una pila de compost y algo de electrónica casera», concluyó LaRocco. «Todo ello es viable con los recursos que tenemos frente a nosotros ahora».

Fuente: OSU. Edición: MP.