Growing Self-Healing Skins: A Generative-AI Protocol for Cultivating Mycelium Micro-Capsule Facades in Shinjuku and Its Translational Pathway to High-Andean Bioclimatic Housing in Peru
本研究表明，将多目标生成式人工智能与工程化真菌微胶囊相结合，显著增强了东京菌丝体基外立面的自修复动力学性能和热性能，从而为应用该生物亲和技术以改善秘鲁高安第斯山脉生物气候住宅建立了一套可扩展的方案。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是对下方论文的AI生成解释。它不是由作者撰写或认可的。如需技术准确性，请参阅原始论文。 阅读完整免责声明
想象一下，你有一座用粘土建造的房子。通常情况下，如果墙壁出现了裂缝，你必须用新的泥浆或混凝土来修补。但如果这面墙能够自我修复，就像伤口结痂一样呢？
这篇论文描述了一种构建能够实现这一目标的墙壁的新方法，它采用了两步走的过程：智能计算机设计和活体真菌。
以下是作者 Paul 在东京测试这一想法的故事，以及他计划如何将其带到秘鲁的山区。
1. 问题所在：与自然对抗的墙壁
传统上，建筑师试图建造能够阻挡自然的墙壁。他们使用密封剂和油漆来防止真菌、苔藓和昆虫进入，将任何生物生长视为一种缺陷。
Paul 提出了一个不同的方法：生物亲和设计（Bioreceptive Design）。与其对抗自然，不如设计让自然“邀请”进来的墙壁。具体来说，他希望利用菌丝体（蘑菇的根状网络）在墙体内生长。如果墙壁出现裂缝，活着的真菌就可以生长到裂缝中并自动将其封堵。
2. 实验：东京的“智能”墙壁
为了测试这一点，Paul 并没有只是随机生长蘑菇。他使用了一个计算机程序（生成式人工智能）来为真菌设计一个完美的“家”。
- “计算机大厨”： 想象一位大厨，他不仅是在烹饪美食，还在设计厨房本身，以便让烹饪过程变得更快。Paul 的计算机研究了东京新宿一整年的天气情况。然后，它“进化”出了数千种墙壁设计，以寻找满足以下条件的最佳设计：
- 为真菌提供最大的生长表面积。
- 让真菌处于阴凉处（以免在阳光下干枯）。
- 创建微小的、互连的通道（类似于管道系统），将水分输送到需要的地方。
- “真菌团队”： 他使用了两种类型的蘑蘑菇：Ganoderma lucidum（强壮的建设者）和 Pleurotus ostreatus（快速的生长者）。他将它们的“种子”（孢子）放入微型胶囊中，并将其混合到粘土和锯末的糊状物中。
- 测试： 他 3D 打印了 90 块小型墙板。其中一半是经过“AI 优化”的智能形状，另一半是普通的、无趣的形状（对照组）。他让它们生长了 14 天。
3. “愈合”竞赛
墙壁生长完成后，Paul 用一把锋利的刀片在 30 块面板（15 块智能型，15 块普通型）上切出了一个 2 毫米的小裂缝。然后，他观察了 5 天（120 小时）以观察它们的愈合速度。
结果：
- 智能墙壁（AI 优化型）： 它们就像超级愈合者。3 天后，它们愈合了 68%。5 天后，它们达到了 95% 的愈合率。真菌顺着智能通道的引导，迅速涌入裂缝并将其封堵。
- 普通墙壁（对照组）： 它们表现挣扎。5 天后，它们仅完成了裂缝的 32%，随后便停止了，因为水分无法有效地到达裂缝处。
额外收获： 这些智能墙壁也是极佳的绝缘体。它们锁住热量的能力比混凝土强得多，甚至比传统的秘鲁泥墙（adobe）还要好。
4. 宏伟构想：将其带到安第斯山脉
这篇论文并未止步于东京。Paul 提出了一个“转化计划”，旨在将这项技术带到秘鲁的高安第斯山区。
把这想象成调整食谱。你不能在山上使用和在城市里完全相同的原料，但其方法保持不变。
- 原料替换： 与东京使用的锯末和米糠不同，秘鲁版本将使用藜麦茎和草本植物（ichu grass）（当地的山地草类）。
- 真菌替换： 与东京的蘑菇不同，他们将使用能够抵御寒冷的耐寒菌株，以在安第斯山脉寒冷的夜晚生存。
- 技术替换： 与昂贵的 3D 打印机和恒温室不同，秘鲁计划建议使用简单的木模，并利用阳光和凉爽的山间空气来进行干燥和孵化真菌的工作。
- 目标： 这个想法是利用现有的秘鲁土坯（adobe）房屋——这些房屋虽然擅长保暖，但在修复裂缝方面表现不佳——在其上方增加一层“活体皮肤”。这层皮肤将能自我修复裂缝，并让房屋更加温暖。
总结
这篇论文声称，通过使用计算机设计完美的墙壁形状，我们可以让其中的活体真菌比在随机形状中生长时愈合裂缝的速度快 3 倍。作者相信，这种同样的“食谱”可以通过使用当地的秘鲁材料进行改编，从而帮助修复并温暖传统的泥房，而无需依赖高科技工厂。
重要提示： 论文确认了这在东京的实验室环境下是有效的。前往秘鲁的计划是基于当地材料的一个提议，但作者承认尚未在安第斯山脉进行过测试。下一步是在秘鲁实际尝试建造这些墙壁，以观察它们在现实世界中的表现。
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