Svampar är bland världens äldsta och mest uthålliga organismer. De visar nu ett stort löfte att bli ett av de mest användbara materialen för tillverkning av textilier, prylar och annat byggmaterial. Det gemensamma forskningsföretag som University of the West of England genomförde, Bristol, Storbritannien (UWE Bristol) och medarbetare från Mogu S.r.l., Italien, Istituto Italiano di Tecnologia, Torino, Italien och fakulteten för datavetenskap, Multimedia och telekommunikation vid Universitat Oberta de Catalunya (UOC) har visat att svampar har otroliga egenskaper som gör att de kan känna och bearbeta en rad yttre stimuli, som ljus, stretching, temperatur, närvaron av kemiska ämnen och till och med elektriska signaler.

Detta kan hjälpa till att bana väg för uppkomsten av nya svampmaterial med en mängd intressanta egenskaper, inklusive hållbarhet, varaktighet, reparationsförmåga och anpassningsförmåga. Genom att utforska potentialen hos svampar som komponenter i bärbara enheter, studien har verifierat möjligheten att använda dessa biomaterial som effektiva sensorer med oändliga möjliga tillämpningar.

Svampar för att göra smarta wearables ännu smartare

Det är osannolikt att människor tänker på svampar som ett lämpligt material för att producera prylar, särskilt smarta enheter som stegräknare eller mobiltelefoner. Bärbara enheter kräver sofistikerade kretsar som ansluts till sensorer och har åtminstone viss datorkraft, som uppnås genom komplexa förfaranden och specialmaterial. Detta, på ett ungefär, är det som gör dem "smarta". Andrew Adamatzky och doktor Anna Nikolaidou från UWE Bristols okonventionella datalaboratorium, Antoni Gandia, Chief Technology Officer på Mogu S.r.l., Alessandro Chiolerio från Istituto Italiano di Tecnologia, Torino, Italien och Dr Mohammad Mahdi Dehshibi, forskare med UOC:s Scene Understanding and Artificial Intelligence Lab (SUNAI) har visat att svampar kan läggas till i listan över dessa material.

Verkligen, den senaste studien, med titeln "Reactive fungal wearable" och finns i Biosystems , analyserar förmågan hos ostronsvamp Pleurotus ostreatus att känna av miljöstimuli som kan komma, till exempel, från människokroppen. För att testa svampens reaktionskapacitet som ett biomaterial, studien analyserar och beskriver dess roll som biosensor med förmåga att urskilja kemikalier, mekaniska och elektriska stimuli.

"Svampar utgör de största, den mest spridda och äldsta gruppen levande organismer på planeten, "sa Dehshibi, som tillade, "De växer extremt snabbt och binder till underlaget du kombinerar dem med." Enligt UOC -forskaren svampar kan till och med bearbeta information på ett sätt som liknar datorer.

"Vi kan omprogrammera en geometri och grafteoretisk struktur för mycelnätverket och sedan använda svampens elektriska aktivitet för att förverkliga datorkretsar, "sa Dehshibi, lägger till att "Svampar svarar inte bara på stimuli och triggar signaler i enlighet därmed, men också låta oss manipulera dem för att utföra beräkningsuppgifter, med andra ord, att behandla information. "Som ett resultat möjligheten att skapa riktiga datorkomponenter med svampmaterial är inte längre ren science fiction. Faktiskt, dessa komponenter skulle kunna fånga upp och reagera på yttre signaler på ett sätt som aldrig har setts tidigare.

Varför använda svampar?

På ytan, svampar kan tyckas utgöra mer än några få stora problem. De måste tas om hand, de sönderfaller, de är bara lite resistenta, de kan producera lukt, och så vidare. Dock, de flesta av dessa frågor har redan övervunnits ... och med glans. Forskaren sa:"Generellt sett, Att arbeta med levande organismer medför vissa svårigheter. "Med tanke på det, och efter att ha analyserat alla deras alternativ, laget valde slutligen Basidiomycetes, en uppdelning av svampriket, för deras studie.

Dessa svampar har mindre att göra med sjukdomar och andra problem som orsakas av deras släktingar när de odlas inomhus. Vad mer, enligt Dehshibi, mycelbaserade produkter används redan kommersiellt inom konstruktion. Han sa:"Du kan forma dem i olika former som med cement, men för att utveckla ett geometriskt utrymme behöver du bara mellan fem dagar och två veckor. De har också ett litet ekologiskt fotavtryck. Faktiskt, med tanke på att de livnär sig på avfall för att växa, de kan betraktas som miljövänliga. "

Världen är inte främmande för så kallade "svamparkitekturer" byggda med biomaterial tillverkade av svampar. Befintliga strategier inom detta område innebär att växa organismen till önskad form med små moduler som tegel, block eller ark. Dessa torkas sedan för att döda organismen, lämnar efter sig en hållbar och luktfri förening.

Men detta kan tas ett steg längre, sa experten, om myceliet hålls vid liv och integreras i nanopartiklar och polymerer för att utveckla elektroniska komponenter. Han sa:"Det här datasubstratet odlas i en textilform för att ge det form och ge ytterligare struktur. Under det senaste decenniet har Professor Adamatzky har tagit fram flera prototyper av avkännings- och beräkningsenheter med hjälp av slimformen Physarum polycephalum, inklusive olika beräkningsgeometriprocessorer och hybridelektroniska enheter. "

Den kommande sträckan

Även om professor Adamatzky fann att denna slemform är ett bekvämt substrat för okonventionell beräkning, det faktum att det ständigt förändras förhindrar tillverkning av enheter med lång livslängd, och slemformningsanordningar är således begränsade till experimentella laboratorieuppsättningar.

Dock, enligt Dehshibi, tack vare deras utveckling och beteende, basidiomyceter är lättare tillgängliga, mindre mottagliga för infektioner, större i storlek och bekvämare att manipulera än slemform. Dessutom, Pleurotus ostreatus, som verifierats i deras senaste tidning, kan enkelt experimenteras utomhus, därmed öppnas möjligheten för nya applikationer. Detta gör svampar till ett idealiskt mål för skapandet av framtida levande datorenheter.

UOC -forskaren sa:"Enligt min mening, vi måste fortfarande ta itu med två stora utmaningar. Den första består i att verkligen implementera [svampsystem] beräkning med ett syfte; med andra ord, beräkning som är vettig. Det andra skulle vara att karakterisera egenskaperna hos svampsubstraten via boolsk kartläggning, för att avslöja den sanna datorpotentialen hos mycelnätverken. "För att formulera det på ett annat sätt, även om vi vet att det finns potential för denna typ av applikationer, vi måste fortfarande ta reda på hur långt denna potential går och hur vi kan utnyttja den för praktiska ändamål.

Vi kanske inte behöver vänta för länge på svaren, fastän. Den första prototypen som teamet utvecklat, som ingår i studien, kommer att effektivisera framtida design och konstruktion av byggnader med unika möjligheter, tack vare deras svampbiomaterial. Forskaren sa:"Detta innovativa tillvägagångssätt främjar användningen av en levande organism som ett byggmaterial som också är utformat för att beräkna." När projektet avslutas i december 2022, FUNGAR-projektet kommer att bygga en storskalig svampbyggnad i Danmark och Italien, samt en mindre version på UWE Bristols Frenchay Campus.

Dehshibi sa:"Hittills, endast små moduler som tegel och plåt har tillverkats. Dock, NASA är också intresserad av idén och letar efter sätt att bygga baser på månen och Mars för att skicka inaktiva sporer till andra planeter. "Avslutningsvis, han sa:"Att leva inne i en svamp kan tycka dig vara udda, men varför är det så konstigt att tänka att vi skulle kunna leva inuti något levande? Det skulle markera en mycket intressant ekologisk förändring som gör att vi kan göra slut på betong, glas och trä. Tänk bara på skolor, kontor och sjukhus som ständigt växer, regenerera och dö; det är toppen av ett hållbart liv. "

För tidningens författare, poängen med svampdatorer är inte att ersätta kiselchips. Svampreaktioner är för långsamma för det. Snarare, de tror att människor kan använda mycel som växer i ett ekosystem som en "storskalig miljösensor". Svampnät, de resonerar, övervakar ett stort antal dataströmmar som en del av deras dagliga existens. Om vi ​​kunde ansluta till mycelnätverk och tolka signalerna, de använder för att behandla information, vi kunde lära oss mer om vad som hände i ett ekosystem.