Hvorfor og hvordan man bruger svampe?
Til at begynde med er det værd at nævne, at svampe først og fremmest er den levende naturs rige,
Alt fra champignoner til skimmelsvamp på loftet er svampe.
Fælles forskning med deltagelse af universitetetVest England (UWE Bristol), Mogu Srl, det italienske institut for teknologi (IIT) og Universitat Oberta de Catalunya (UOC) har alle vist, at svampe har utrolige egenskaber. De giver dem mulighed for at opfatte og behandle eksterne stimuli som lys, strækning, temperatur, tilstedeværelsen af kemikalier og endda elektriske signaler.
Forskere er overbeviste om, at dette vil bane vejen for fremkomstennye svampematerialer med mange interessante egenskaber, herunder stabilitet, holdbarhed, reparationsevne og tilpasningsevne. Ved at udforske svampenes potentiale som komponenter i bærbare enheder, bekræftede undersøgelsen potentialet for, at disse biomaterialer kan bruges som effektive sensorer med et uendeligt antal mulige anvendelser. Lad os minde dig om, at bærbare enheder er en slags miniaturecomputere: armbånd, briller, ure og endda beklædningsgenstande - med trådløs lokal eller fjernforbindelse til andre computere. Typisk er sådanne enheder udstyret med sensorer, der overvåger forskellige former for fysisk aktivitet eller miljøparametre, hvori brugeren befinder sig.
Svampe gør smarte bærbare endnu smartere
Det er usandsynligt, at folk finder svampe som et passende materiale.til produktion af gadgets, især smarte enheder såsom skridttællere eller mobiltelefoner. Bærbare enheder kræver komplekse kredsløb, der forbinder til sensorer og har i det mindste noget processorkraft. Dette opnås gennem sofistikerede procedurer og specielle materialer. Groft sagt er det dem, der gør dem "kloge". Samarbejdet mellem professor Andrew Adatzki og Dr.Anna Nicolaidou fra UWE, Anthony Gandia, CTO fra Mogu Srl, professor Alessandro Ciolerio fra IIT og ph.d. Mohammad Mahdi Dehshibi, forsker ved UOC, har vist, at svampe kan føjes til listen over disse materialer.
Hvad er svampe i stand til?
Faktisk præsenteres en nylig undersøgelse, "Reactive fungal wearable", i tidsskriftet Biosystemer, østerssvampes evne til at føle sig eksternirriterende stoffer, der kan komme fra for eksempel den menneskelige krop. For at teste svampens evne til at reagere som et biomateriale analyserer og beskriver undersøgelsen dens rolle som en biosensor, der er i stand til at skelne mellem kemiske, mekaniske og elektriske stimuli.
”Svampe er de største, mest udbredteden mest udbredte og ældste gruppe af levende organismer på planeten, ”forklarer Dr. Dehshibi og tilføjer:“ De vokser meget hurtigt og binder sig til underlaget. ” Svampe er endda i stand til at behandle information, som computere gør, ifølge en forsker ved UOC.
Champignon programmering
Forskeren er sikker på, at svampe endda kan være det"program" - nemlig deres geometri og teoretisk-grafiske struktur af myceliumnetværk. Svampenes elektriske aktivitet kan derefter bruges til at implementere beregningskredsløb. Lyder det urealistisk? Lad os se på, hvad mycelium er.
Myceliet er det vegetative legemesvamp, som har evnen til at ændre sin struktur, samtidig med at de danner specielle organer, der sikrer pålidelig vedhæftning til underlaget, ernæring og efterfølgende reproduktion. Faktisk er myceliet ikke andet end det mycelium, som alle kender. Det er her, svampen faktisk begynder at vokse, så tager du for eksempel myceliet fra en porcini-svamp eller en oliedåse, kan du med stor succes dyrke dem et hvilket som helst sted, der er egnet til dette formål. Og ved at ændre dens struktur ved selve oprindelsen, kan du ændre "svampens opførsel."
Af den måde reagerer svampe ikke kun på stimuli ogsignaler udløses i overensstemmelse hermed. Deres struktur gør det muligt for forskere at manipulere dem til at udføre beregningsopgaver, med andre ord at behandle information. Som et resultat er evnen til at oprette ægte computerkomponenter af svampemateriale ikke længere science fiction. Faktisk vil svampekomponenterne kunne samle op og reagere på eksterne signaler som aldrig før.
Hvorfor bruge svampe?
Ved første øjekast kan det se ud somat bruge svampe er en dårlig idé. De skal passes, de nedbrydes, har ringe stabilitet, kan afgive lugte og så videre. De fleste af disse problemer er dog allerede løst! Som videnskabsmænd bemærker, er arbejde med levende organismer "generelt forbundet med visse vanskeligheder." Med dette i tankerne og efter at have analyseret alle mulighederne, valgte holdet i sidste ende basidiomycetes, en afdeling af svamperiget, til deres undersøgelse.
En svampetype i modsætning til andre - Basidiomyceter
I dag kender videnskaben 36 klasser af svampe,forenet i fire divisioner - overlegen, uperfekt, ringere og svampelignende. Basidiomycetes (lat. Basidiomycetes) eller basidiomycetes er en af hovedklasserne af højere svampe. De adskiller sig fra andre i deres kost og biologi. De har veludviklede hyfer med septa, deres celler indeholder to kerner, og et karakteristisk træk ved basidiomyceter er dannelsen af basidier i hymenophoren. Disse er specielle spordannelsesorganer, der består af en hævet terminal celle med to eller fire sporer. På dem, eksogent, det vil sige under påvirkning af en ekstern årsag, fødes immobile basidiosporer (sporer af seksuel reproduktion).
Mycelium
Disse svampe er mindre forbundet med sygdom og andreproblemer forårsaget af deres pårørende, når de vokser indendørs. Desuden anvendes myceliumbaserede produkter allerede kommercielt i byggeriet. Disse svampe kan formes på forskellige måder. Denne konstruktion svarer til cementkonstruktionen, men det tager kun fem dage til to uger at skabe det geometriske rum. Derudover skader svampe ikke miljøet så meget som produktionen af cement. Faktisk kan de betragtes som miljøvenlige, da de spiser affald til at vokse.
Et nærbillede af svampen Amanita muscaria, almindeligvis kendt som fluesvampen, er en basidiomycete-svamp.
"Svampearkitektur"
"Champignonarkitektur" i sig selv er ikke enny. Eksisterende strategier på dette område inkluderer at dyrke en organisme til den ønskede form ved hjælp af små moduler såsom mursten, blokke eller ark. De tørres derefter for at dræbe kroppen og efterlader den stabile forbindelse lugtfri.
Men ifølge eksperten er det muligt i denne retningtage det et skridt videre ved at bevare myceliet og integrere det i nanopartikler og polymerer for at udvikle elektroniske komponenter. Computersubstratet dyrkes i tekstilform for at give det yderligere struktur. I løbet af det sidste årti har professor Adamatzki skabt adskillige prototyper af sensoriske og computerenheder ved hjælp af slimformen af Physarum polycephalum, herunder forskellige beregningsgeometri-processorer og hybride elektroniske enheder.
Formens geni Physarum Polycephalum
Ved første øjekast er Physarum polycephalum ikkeer af særlig interesse. Denne lyse gule skimmel vokser hovedsageligt på nedbrydningsprodukter i skovene og er tydeligvis ikke suggestiv. Endnu mindre imponerende er organismenes strukturelle struktur: den er encellet, har kun en restmængde af DNA, proteiner og enzymer, desuden vokser den med en ubetydelig hastighed - kun 1 millimeter i timen.
På trods af alle de nævnte ulemper,denne plasmodiale snegleform er bemærkelsesværdig sapient. At overvinde kunstige labyrinter, genskabe komplekse, menneskeskabte baner, mens den undgik tendens til gentagelse, fokuserede denne organisme på sig selv opmærksomheden fra mange forskere rundt om i verden i begyndelsen af 2000'erne.
Frugtlegemer af slimform eller myxomycete Physarum polycephalum ligner svampe med flere hoveder
Løsning af problemet på den korteste måde
I 2001 blev et team af forskere fra Hokkaido University (Japan) dannet for at undersøge denne organisms evne til at komme sig gennem labyrinterne.
Skimmelprøven blev delt i flerefragmenter og derefter ligeligt placeret i labyrintfeltet. Inden for få timer var formen vokset og bundet alle de spredte fragmenter sammen og fyldte næsten alle mulige stier. Og da forskerne placerede små stykker havregryn ved labyrintens indgang og udgang, skete der noget fantastisk.
Langsomt men sikkert kravlede slimet ud af alleblindgyde af labyrinten og koncentreret om den mest effektive bane, der fører til mad. "Separer tykke veneagtige former", som forskerne skrev, "forbinder to punkter med en bane så tæt på den korteste vej som muligt."
Som et resultat af eksperimentet besluttede forskere, at denne organisme besidder en vis rudimentær glans af intelligens.
Evne til at lære og ændre adfærd
Physarum polycephalum studerede ved universitetetHokkaido og syv år senere. Derefter gennemførte de en anden undersøgelse med det formål at studere slugorganismens evne til at forudsige og huske begivenheder på trods af fraværet af en hjerne.
Som en del af eksperimentet blev en skimmelprøve placeretpå et plastikark, hvorefter det fik lov til at vokse under specielt skabte ideelle forhold (høj temperatur, fugtighed). Derefter blev prøven med jævne mellemrum pludselig udsat for kold og tør luft, hvorunder formen kraftigt bremsede væksthastigheden.
En gul slimet skimmel, Physarum polycephalum, vokser over en faldet træstamme.
Så skete der noget uventet:efter flere intervaller begyndte snegleformen at "forudsige" det øjeblik, hvor den ville blive udsat for den kolde luft, og bremsede væksten på forhånd for at spare energi.
Som et resultat fandt forskerne, at den undersøgte organisme har evnen til at lære, på trods af det fuldstændige fravær af en hjernes skønhed.
Netværksevne
I 2010 begyndte japanske forskere at studere Physarum polycephalum igen - denne gang ønskede de at finde ud af, om denne organisme er i stand til at danne effektive netværk.
De genskabte en miniatureversion af kredsløbetTokyo-jernbaner, der bruger havregryn til at markere byernes placering og en prøve af en snegleorganisme på et stykke havre, der repræsenterer Tokyo. Det er værd at bemærke, at opførelsen af et ægte jernbanenet skyldtes de særlige egenskaber ved den naturlige lettelse (bjerge, floder osv.). Disse forhindringer blev omhyggeligt genskabt ved hjælp af separate lyskilder med forskellig intensitet. Faktum er, at plasmodia undgår stærk belysning.
The Great Yellow Spot repræsenterer Tokyo og detdet punkt, hvor Physarum-prøven oprindeligt blev placeret; herfra spredte den slimede skimmel sig til små hvide prikker (repræsenterer de vigtigste nærliggende byer) og tyndede kun yderligere til hovedforbindelserne mellem dem. Denne proces tog kroppen kun 26 timer.
Efter adskillige tests, forskernekonkluderede, at formen "viste karakteristika svarende til jernbanenettets karakteristika med hensyn til omkostninger, transporteffektivitet og modstandsdygtighed", og den opnåede dette ved at skabe en "proces til selektivt at forstærke foretrukne ruter, mens redundante forbindelser blev fjernet."
Ved hjælp af resultaterne udviklede holdet en biologisk inspireret matematisk model for adaptivt netværksdesign.
”Det, der tog folk mere end 100 år, er sværtsystemet, der udvikles af ingeniører og byplanlæggere, blev genskabt af skimmel på lidt over en dag, ”sagde biolog Heather Barnett på en TED-konference om disse organismer. "Myxomycetes - en analog af en biologisk computer."
Arbejd fremad og udfordringer
På trods af at denne slimede skimmelmange fordele, det faktum, at det konstant ændrer sig, tillader ikke oprettelse af apparater med lang levetid derfra; som et resultat er beregningsmulighederne for slimhindeform begrænset til eksperimentelle laboratoriefaciliteter.
Men ifølge Dehshibi basidiomycetespå grund af deres udvikling og opførsel er de mere tilgængelige, mindre modtagelige for infektioner, større og mere bekvemme at håndtere end slimhinde. Derudover kan Pleurotus ostreatus let eksperimenteres med udendørs og åbner døren for nye applikationer. Dette gør svampe til et ideelt mål for fremtidige levende computerenheder.
Problemer med at bruge svampe
En UOC-forsker sagde:”Efter min mening har vi stadig to hovedproblemer at løse. Den første er faktisk at implementere beregningen [af svampesystemet] til et specifikt formål; med andre ord en beregning, der giver mening. Det andet er at karakterisere egenskaberne ved svampesubstrater ved hjælp af logiske kortlægninger for at afdække det sande beregningsmæssige potentiale i myceliumnetværk. ” Med andre ord, mens vi ved, at svampe har potentiale, skal forskere stadig finde ud af, hvor langt det går, og hvordan det kan bruges til praktiske formål.
Ventetiden er muligvis ikke lang.Den indledende prototype, udviklet af et forskergruppe, som er en del af undersøgelsen, vil forenkle det fremtidige design og opførelse af bygninger med unikke muligheder takket være svampebiomaterialer. Denne innovative tilgang fremmer brugen af en levende organisme som et byggemateriale, der også er tilpasset beregning. Når projektet til forskning i svampe som materialer til bærbare enheder er afsluttet i december 2022, bygger FUNGAR-projektet en stor svampebygning i Danmark og Italien samt en mindre version på UWE Bristol Frenchai campus.
Prototype FUNGAR.
Til dato kunsmå moduler - mursten og ark. Imidlertid er NASA også interesseret i ideen og leder efter måder at bygge baser på Månen og Mars på for at sende inaktive tvister til andre planeter.
Hvad er bundlinjen?
”Livet i en svamp kan synes for digmærkeligt, men hvorfor er det så mærkeligt at tro, at vi kan leve inde i noget levende? Dette ville betyde et meget interessant økologisk skift, der gør det muligt for os at fjerne beton, glas og træ. Forestil dig skoler, kontorer og hospitaler, der konstant vokser og genopbygges. Dette er toppen af bæredygtigt liv. "
Ifølge forfatterne af artiklen er formålet med svampecomputere er ikke erstatninger for siliciumchips. Svampreaktioner er for langsomme til dette. De tror snarere, at mennesker kan bruge mycelium, der vokser i et økosystem, som en "storskala miljøsensor." Ifølge dem sporer svampenetværk et stort antal datastrømme som en del af deres daglige eksistens. Hvis vi kunne oprette forbindelse til mycelium-netværk og fortolke de signaler, de bruger til at behandle information, kunne vi lære mere om, hvad der foregår i økosystemet.
Læs mere
Abort og videnskab: hvad vil der ske med de børn, der føder
Forskere udvikler en ny type optisk kvantecomputer
Navngivet en plante, der ikke er bange for klimaændringer. Det fodrer en milliard mennesker
Domæne (superriget) af levende organismer, hvis celler indeholder en kerne. Alle organismer, undtagen prokaryoter (bakterier og arkæer), er nukleare.
innovativt designfirma
Oyster champignon, Oyster champignon eller Oyster champignon (lat. Fleurotus ostreatus)
svampetråde
sporebærende lag