La computación fúngica explora el uso de redes miceliales como soporte para procesar información, con aplicaciones potenciales en sensores y materiales inteligentes, con un impacto ambiental mucho menor que el silicio.
Cada muestra desarrolló una red de micelio que estaba conectada a la electrónica convencional. / John LaRocco, Qudsia Tahmina y Justin Hill
Ordenadores confeccionados con partes sacadas de hongos, que aprovechan sus redes miceliales como arquitecturas computacionales. Suena a ciencia ficción, pero es una línea de investigación real que en los últimos años está dando resultados prometedores.
«La computación biológica no es un imposible. Lleva décadas en desarrollo. En los años 90 ya se cultivaron neuronas para controlar robots simples, y desde los 70 se sabe que los hongos tienen propiedades similares a las de las neuronas”, explica a SINC John Larocco, ingeniero neuronal e investigador del Instituto de Sostenibilidad de la Universidad del Estado de Ohio (EE UU).
Andrew Adamatzky ha marcado el paso en la última década como el mayor impulsor de esta corriente. Todo empezó cuando este científico que dirige el Laboratorio de Computación No Convencional de la Universidad del Oeste de Inglaterra (UWE), en Bristol, descubrió en la década de 2010 que el moho mucilaginoso Physarum polycephalum generaba patrones eléctricos complejos, comparables a los potenciales de acción de las neuronas.
En los años 90 ya se cultivaron neuronas para controlar robots simples
El hallazgo le abrió la mente sobre la computación en sustratos vivos y en 2018 se planteó si los hongos podrían exhibir dinámicas eléctricas similares y aprovechar sus redes miceliales como arquitecturas computacionales. «Esa curiosidad es lo que me condujo directamente a la computación fúngica», cuenta a este medio.
Montaje experimental preparado para medir cómo los hongos pueden almacenar y transmitir señales eléctricas, un fenómeno llamado memfracción. / Andrew Adamatzky
Cómo ‘piensan’ los hongos
Para estudiar su potencial como componente informático, Adamatzky y su equipo insertan electrodos en sustratos colonizados por hongos y registran su actividad eléctrica de forma continua. Los datos se analizan con software especializado mientras se controlan variables como la humedad, la temperatura o la luz, para asegurarse de que las señales proceden del micelio y no del entorno.
Uno de sus hallazgos más relevantes es que los circuitos fúngicos pueden adaptarse con el tiempo a estímulos repetidos, de forma parecida —aunque no idéntica— a la plasticidad neuronal. Cuando se les aplica electricidad, modifican su resistencia o su forma de conducir la corriente en función de experiencias previas. En términos técnicos, se dice que tienen propiedades ‘memristivas’, es decir, que pueden ‘recordar’ señales anteriores.
Uno de sus hallazgos más relevantes es que los circuitos fúngicos pueden adaptarse con el tiempo a estímulos repetidos
Además, los hongos no generan señales aleatorias. Sus patrones eléctricos están organizados y parecen funcionar como una especie de lenguaje interno para coordinar la actividad dentro de la red micelial. Aunque no tienen sistema nervioso, muestran una forma básica de procesamiento distribuido que no necesita neuronas.
Una alternativa sostenible al silicio
En la misma línea, John Larocco ha publicado recientemente un estudio en el que se prueban las capacidades memristivas del micelio del shiitake. Eligieron este hongo por ser resistente, no tóxico, comestible, barato y fácil de cultivar. Su objetivo es desarrollar dispositivos electrónicos sostenibles y biodegradables que no dependan de semiconductores tradicionales, cuya producción requiere tierras raras, grandes cantidades de agua, energía y procesos altamente contaminantes.
Los dispositivos fúngicos pueden cultivarse prácticamente en cualquier lugar, incluso en un montón de compost, usando electrónica estándar
«Estamos hablando de miles de millones de euros, años de preparación y una enorme infraestructura. En cambio, los dispositivos fúngicos pueden cultivarse prácticamente en cualquier lugar, incluso en un montón de compost, usando electrónica estándar. Literalmente podrían haberse construido hace un siglo si alguien hubiera sabido cómo hacerlo”, afirma.
Según recuerda Adamatzky, al ser organismos vivos sus funciones sensoriales y computacionales pueden integrarse directamente en sistemas de suelo, materiales de construcción, embalajes, ropa o infraestructuras ecológicas. Esto reduce la necesidad de conjuntos de sensores, baterías y unidades de procesamiento independientes, disminuyendo así los costes totales de material y energía.
A esto se suma que al final de la vida útil de un dispositivo, los componentes fúngicos resultan biodegradables, eliminando el problema de los residuos electrónicos.
Al final de la vida útil de un dispositivo, los componentes fúngicos resultan biodegradables, eliminando el problema de los residuos electrónicos
Registro de la actividad eléctrica del micelio (la “red de raíces” de los hongos), que se comporta de manera parecida a las neuronas en el cerebro. /Andrew Adamatzky
Ventajas y limitaciones
Uno de los resultados más sorprendentes de la investigación auspiciada por la Universidad del Estado de Ohio es que estos dispositivos pueden funcionar hasta los 6.000 Hz, una frecuencia mayor de lo esperado, aunque todavía inferior a la de los memristores comerciales, que operan entre 12 y 15 kHz.
Mohammad Mahdi Dehshibi es otro investigador que actualmente trabaja en el departamento de Ciencias de la Computación e Ingeniería de la Universidad Carlos III de Madrid y es colaborador habitual de Adamatzky.
Los sistemas informáticos fúngicos son increíblemente escalables y es posible cultivar grandes compuestos unidos a micelio
En conversaciones con SINC destaca que los sistemas informáticos fúngicos son «increíblemente escalables» y es posible cultivar grandes compuestos unidos a micelio, en forma de grandes láminas de pie micelial o bloques de construcción que se comportan como matrices de sensores distribuidos.
Larocco añade que las membranas fúngicas consumen poca energía, son flexibles, resistentes a la radiación y, aun deshidratadas, pueden durar mucho tiempo. Aunque «no son los dispositivos más rápidos», podrían resultar útiles en aplicaciones aeroespaciales, monitorización ambiental, dispositivos wearables o incluso en modelos de estimulación cerebral para estudiar epilepsia o trastornos de estrés postraumático y probar nuevas tecnología de estimulación.
Diseñar interfaces estables y asumir que su dinámica es mucho más lenta que la del silicio
Adamatzky les encuentra un gran reto: la variabilidad entre especies e incluso entre colonias individuales, que complica la reproducibilidad, la calibración y la estandarización de dispositivos. A ello se suma la estabilidad a largo plazo. «Los sustratos vivos pueden secarse, contaminarse o cambiar de comportamiento a medida que crecen o envejecen, lo que complica la integración en plataformas de hardware fijas», expone.
Así, la creación de interfaces duraderas, silenciosas y escalables para dispositivos de consumo o industriales sigue siendo un importante desafío de ingeniería.
La creación de interfaces duraderas, silenciosas y escalables para dispositivos de consumo o industriales sigue siendo un importante desafío de ingeniería.
«Garantizar un contacto constante de los electrodos a lo largo del tiempo, gestionar la hidratación y mantener condiciones ambientales adecuadas imponen restricciones incompatibles con el embalaje estándar de los dispositivos. El micelio también requiere un control ambiental continuo (humedad, temperatura y disponibilidad de nutrientes) para mantenerse vivo y funcional, lo que limita su portabilidad y añade una carga técnica adicional», reflexiona el también co-autor del libro Fungal Machines, publicado en 2024.
Futuro fúngico
Mycosoft, liderada por Morgan Rockwell, es una startup pionera en computación fúngica. Esta compañía, al igual que Adamatzky o Larocco, también defiende que los propios hongos sirvan como partes activas de los sistemas, explorando interfaces que traduzcan las señales eléctricas naturales del micelio en datos computables.
La empresa trabaja tanto en software como en hardware. Respecto al primero, cuenta con NatureOS, una plataforma en la nube para integrar, visualizar y analizar datos ambientales biológicos recogidos por sensores. Además, ha desarrollado apps para simular redes de micelio, identificar especies de hongos y rastrear esporas.
Mycosoft, liderada por Morgan Rockwell, es una startup pionera en computación fúngica
Estas son solo algunas propuestas, pero habrá más. Larocco vislumbra que en el futuro los sistemas híbridos que combinen micelio y silicio probablemente incluyan una colonia de micelio deshidratada, que tendría algún tipo de pines eléctricos que permitan conectarla a dispositivos electrónicos convencionales, como Arduinos, Raspberry Pi u otros controladores lógicos similares.
Este ingeniero neuronal está convencido de que, en definitiva, nos encontramos «en el amanecer de una aproximación más mainstream desde la informática, no solo desde la micología o la biología como curiosidad».
Los hongos detectan de forma natural luz, sustancias químicas, gases, variaciones de pH, fuerzas mecánicas y compuestos tóxicos
Además, los hongos detectan de forma natural luz, sustancias químicas, gases, variaciones de pH, fuerzas mecánicas y compuestos tóxicos, lo que los convierte en «candidatos idóneos para crear redes de sensores de gran escala y bajo consumo energético», en opinión del director del Laboratorio de Computación No Convencional.
Aunque Adamatzky es consciente de que estos sistemas nunca competirán con los procesadores de silicio de alta velocidad, defiende que pueden superarlos en sostenibilidad, compatibilidad ambiental y funcionamiento a largo plazo con mayor eficienia energética
Para Adamatzky, las futuras ‘computadoras vivientes’ no serán tanto máquinas independientes como materiales adaptativos y receptivos integrados en nuestros entornos. «Dado que las redes fúngicas crecen, perciben y computan dentro del mismo sustrato, su función más natural será la de componentes de entornos inteligentes que monitorizan, interpretan y responden al mundo que las rodea», concluye.