真菌生物可穿戴感測器：環境與生態大規模監控好手段

真菌是世界上最古老，最頑強的生物之一。他們現在顯示出巨大的希望，將成為生產紡織品，小配件和其他建築材料的最有用的材料之一。由英國西布里斯托爾大學（UWE Bristol）和來自義大利Mogu Srl，義大利都靈Istituto Italiano di Tecnologia Istituto Italiano di Tecnologia以及該大學的計算機科學，多媒體和電信學院的合作者進行的聯合研究專案加泰羅尼亞歐貝塔大學（UOC）已證明真菌具有令人難以置信的特性，使它們能夠感知和處理一系列外部刺激，例如光，拉伸，溫度，化學物質的存在甚至電訊號。

這可能有助於為具有許多有趣特徵（包括可持續性，耐用性，可修復性和適應性）的新型真菌材料的出現鋪平道路。透過探索真菌作為可穿戴裝置中元件的潛力，該研究證實了將這些生物材料用作有效感測器的可能性，並具有無盡的應用前景。

真菌使智慧可穿戴裝置更加智慧

人們不太可能認為真菌是生產小工具的合適材料，尤其是計步器或行動電話之類的智慧裝置。可穿戴裝置需要連線到感測器的複雜電路，並且至少具有一定的計算能力，這是透過複雜的過程和特殊的材料來實現的。粗略地說，這就是使它們"聰明"的原因。

實際上，最近在Biosystems上發表的題為"可穿戴的反應性真菌"的研究分析了牡蠣真菌側耳屬（Pleurotus ostreatus）感知例如來自人體的環境刺激的能力。為了測試真菌作為生物材料的反應能力，該研究分析並描述了其作為具有區分化學，機械和電刺激能力的生物感測器的作用。

Dehshibi補充說："真菌構成了地球上最大，分佈最廣，最古老的生物體，它們極快地生長並與結合它們的底物結合。" 據UOC研究人員稱，真菌甚至能夠以類似於計算機的方式處理資訊。

我們可以對菌絲體網路的幾何形狀和圖論結構進行重新程式設計，然後利用真菌的電活動來實現計算電路，"德希比說，並補充說："真菌不僅能對刺激做出反應並相應地觸發訊號，而且還允許我們操作它們以執行計算任務，換句話說，處理資訊"。因此，用真菌材料建立真實的計算機元件的可能性不再是純粹的科幻小說。事實上，這些元件將能夠捕獲和以前所未有的方式對外部訊號做出反應。

為什麼要使用真菌？

從表面上看，真菌似乎構成了多個主要問題。必須照顧它們，它們會分解，它們只能抵抗一點，可能會產生異味，依此類推。但是，大多數這些問題已經克服了……而且色彩鮮豔。研究人員說："一般而言，與活生物體合作會帶來某些困難。" 考慮到這一點，並在分析了所有選擇之後，研究小組最終選擇了真菌界的一個分支桿菌（Basidiomycetes）進行研究。

在室內生長時，這些真菌與它們的親緣關係引起的疾病和其他問題的關係較小。此外，根據Dehshibi所說，基於菌絲體的產品已經在商業上用於建築。他說："您可以像用水泥一樣將它們塑造成不同的形狀，但是要開發一個幾何空間，您只需要5天到2周的時間。它們的生態足跡也很小。實際上，考慮到它們以廢物為食為了成長，可以認為它們是環境友好的。"

對於使用真菌製成的生物材料建造的所謂"真菌建築"，這個世界並不陌生。該領域中的現有策略涉及使用諸如磚塊，塊或片的小模組將生物體生長成期望的形狀。然後將它們乾燥以殺死生物，留下可持續的無味化合物。

專家說，但是如果菌絲體能夠存活並整合到奈米顆粒和聚合物中以開發電子元件，則可以再向前邁出一步。他說："這種計算機基板是在紡織模具中生長的，以使其具有形狀並提供額外的結構。在過去的十年中，Adamatzky教授使用粘液狀的Physarum polycephalum生產了多種感測和計算裝置的原型，包括各種計算幾何處理器。和混合電子裝置。"

即將到來的真菌計算機應用--環境與生態大規模監控

儘管Adamatzky教授發現該粘液模具是用於非常規計算的便捷基材，但它不斷變化的事實阻止了長壽命裝置的製造，因此，粘液模具計算裝置僅限於實驗實驗室設定。

然而，根據Dehshibi的說法，由於擔子菌的發展和行為，與粘液菌相比，擔子菌更容易獲得，不易感染，體積更大，操作更方便。此外，正如最新論文所證實的那樣，平菇可以很容易地在戶外進行試驗，從而為新的應用打開了可能性。這使真菌成為建立未來生活計算機裝置的理想目標。

UOC研究人員說："在我看來，我們仍然要解決兩個主要挑戰。第一個挑戰是真正有目的地實現真菌系統計算；換句話說，有意義的計算。第二個挑戰是表徵真菌的特性。透過布林對映分析真菌底物，以發現菌絲體網路的真正計算潛力。" 換句話說，儘管我們知道這種型別的應用有潛力，但我們仍然必須弄清楚這種潛力能走多遠，以及如何為實際目的利用它。

不過，我們可能不必等待太久即可得到答案。該團隊開發的初始原型（屬於研究的一部分）將利用其真菌生物材料簡化具有獨特功能的建築物的未來設計和建造。研究人員說："這種創新方法促進了生物體作為建築材料的使用，這種建築材料還可以用於計算。" 當該專案於2022年12月結束時，FUNGAR專案將在丹麥和義大利建造一座大型真菌建築，並在UWE布里斯托爾的Frenchay校區建造一個較小的建築。

德希比說："迄今為止，只製造了諸如磚塊和薄板之類的小模組。但是，美國宇航局也對此想法感興趣，並正在尋找在月球和火星上建立基地以將無活性孢子傳送到其他行星的方法。" 最後，他說："生活在真菌中可能會讓您感到奇怪，但是為什麼認為我們可以生活在某種生活中卻如此奇怪呢？這將標誌著一個非常有趣的生態轉變，使我們可以消除混凝土，玻璃和木材。想象一下不斷增長，再生和死亡的學校，辦公室和醫院；這是可持續生活的頂峰。"

對於本文的作者而言，真菌計算機的重點不是替換矽晶片。真菌反應太慢了。相反，他們認為人類可以將生態系統中生長的菌絲體用作"大規模環境感測器"。他們認為，真菌網路每天都在監視大量資料流。如果我們可以插入菌絲網路並解釋訊號，訊號可以用來處理資訊，那麼我們可以瞭解有關生態系統中正在發生的事情的更多資訊。