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I microchip che alimentano i computer e gli smartphone moderni presentano caratteristiche problematiche di rilevanza ambientale: risultano costosi da produrre, altamente energivori durante il funzionamento e generano rifiuti tossici al termine della loro vita utile.
Un team di ricercatori della Ohio State University ha dimostrato che parte di queste componenti elettroniche potrebbe essere sostituita con materiali biologici viventi, economici e completamente biodegradabili. In particolare, i funghi commestibili potrebbero sostituire i chip elettronici sfruttando i loro circuiti biologici intrinseci.
Utilizzando il micelio dello shiitake come base biologica, i ricercatori hanno sviluppato un memristore vivente, ovvero un dispositivo in grado di “ricordare” il proprio stato elettrico in maniera analoga alla memoria neuronale del cervello umano.
Indice
La Ohio State University utilizza i funghi per i chip in un minuto
Uno studio rivela che i funghi commestibili potrebbero sostituire i chip elettronici grazie ai loro circuiti biologici. Ricerca della Ohio State University mostra che il micelio dello shiitake può essere usato per creare memristori viventi: dispositivi capaci di memorizzare informazioni come i neuroni del cervello.
Essiccati e integrati in circuiti, i funghi cambiano stato elettrico con precisione del 90%, fino a 5.850 volte al secondo. Nonostante siano più lenti dei chip in silicio, consumano pochissima energia e sono completamente biodegradabili. A differenza dei semiconduttori, non richiedono minerali rari né lasciano rifiuti tossici.
Potrebbero essere usati in dispositivi indossabili, sensori remoti o tecnologia spaziale. L’approccio è modulare: più funghi insieme migliorano le prestazioni. Sebbene serva ancora miniaturizzazione e scala produttiva, la strada è tracciata. Questa scoperta apre la via a un’informatica sostenibile, ispirata alla natura.
Il cervello nel bosco segnali nel micelio
Il micelio, identificato come la rete sotterranea di filamenti fungini, non svolge unicamente una funzione di assorbimento nutritivo dal terreno. Il micelio trasmette segnali elettrici attraverso la sua struttura in modo sorprendentemente analogo ai neuroni del cervello.
La capacità del micelio di condurre segnali elettrici è nota da tempo agli studiosi di biologia fungina, ma solamente negli ultimi anni gli scienziati hanno iniziato a sfruttare sistematicamente questa proprietà biologica.
Il micelio risponde agli stimoli esterni con variazioni significative di conduttività elettrica, creando schemi di flusso elettrico che possono essere letti attraverso sensori, modulati mediante applicazione di tensioni specifiche e infine utilizzati per elaborare e trasmettere informazioni. Questa capacità biologica intrinseca lo rende adatto a funzionare come componente attivo in dispositivi elettronici viventi.
Dalla padella al processore
I ricercatori della Ohio State University hanno coltivato funghi shiitake comuni seguendo protocolli standardizzati, successivamente li hanno essiccati per stabilizzare la struttura biologica e collegati a circuiti elettrici controllati.
Applicando diverse tensioni in punti specifici del materiale fungino, gli scienziati hanno osservato che il tessuto fungino cambiava il proprio stato elettrico in modo prevedibile e riproducibile. Il risultato ottenuto è un memristore biologico costruito con il micelio capace di commutare fino a 5.850 segnali al secondo mantenendo una precisione del 90%.
Sebbene questa velocità di elaborazione sia inferiore a quella di un chip in silicio convenzionale, è sicuramente un risultato impressionante per un organismo biologico vivente e apre scenari interessanti per applicazioni specifiche.
Memoria che imita il cervello
I dispositivi a base di funghi presentano un vantaggio energetico decisivo rispetto ai semiconduttori tradizionali. I chip convenzionali consumano energia elettrica anche quando rimangono in stato di standby passivo.
Al contrario, i dispositivi biologici costruiti con il micelio consumano una quantità minuscola di energia quando rimangono inattivi. Il loro funzionamento segue un principio analogo a quello del cervello umano, attivano percorsi conduttivi solamente nel momento in cui l’elaborazione diventa necessaria.
Quando il singolo chip inizia a perdere precisione alle velocità di elaborazione più elevate, i ricercatori hanno semplicemente aggiunto altri funghi in parallelo, bilanciando le prestazioni complessive mediante un approccio modulare e scalabile che sfrutta la ridondanza biologica.
Un’alternativa sostenibile al silicio
I chip convenzionali dipendono da materiali come il silicio, il rame e le terre rare, estratti da miniere con grande impatto ambientale e consumo di risorse naturali. I data center distribuiti su scala globale consumano quantità di energia pari a interi Paesi industrializzati.
I funghi offrono un’alternativa radicale a questo modello insostenibile, risultano economici da coltivare, completamente biodegradabili, caratterizzati da bassissimo consumo energetico e coltivabili direttamente su scarti agricoli.
Qudsia Tahmina, coautrice dello studio condotto presso la Ohio State University, sottolinea come la società contemporanea richieda sempre più soluzioni ecologiche tangibili. L’utilizzo dei funghi per i chip rappresenta una risposta concreta e fattibile a questa domanda di innovazione sostenibile.
Dove potrebbero arrivare i chip di funghi
L’elettronica costruita a base di micelio apre possibilità applicative promettenti in molteplici ambiti industriali e tecnologici. I dispositivi indossabili flessibili e compostabili potrebbero beneficiare di questa tecnologia, offrendo agli utenti strumenti che si dissolvono nell’ambiente alla fine del ciclo di vita.
I sensori per edge computing utilizzati nel monitoraggio agricolo o nel controllo ambientale potrebbero sfruttare le proprietà biologiche del micelio. Le tecnologie spaziali sono un’altra frontiera, dove peso ridotto, flessibilità strutturale e efficienza energetica risultano parametri critici per la funzionalità delle missioni.
John LaRocco, capo progetto della Ohio State University, ha espresso ottimismo sulla scalabilità della tecnologia. Secondo LaRocco, il percorso di sviluppo rimane aperto: è possibile iniziare con un semplice cumulo di compost e un circuito costruito in laboratorio, oppure scalare direttamente a livello di produzione industriale. Le risorse biologiche e tecnologiche necessarie per realizzare chip di funghi su scala massiccia sono già disponibili e accessibili.
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