Matrioška mozek je hypotetická megastruktura ve vesmíru navržená Robertem Bradburym, založená na Dysonově sféře, s obrovskou výpočetní kapacitou. Jedná se o příklad hvězdného motoru třídy B, který využívá veškerý energetický výkon hvězdy k pohonu počítačových systémů.

Koncept matrioškového mozku vychází z myšlenky využití Dysonovy sféry k pohonu obrovského počítače hvězdné velikosti. Pojem „matrjošková mozek“ má původ v matrjoškových panenkách, což jsou dřevěné ruské hnízdící panenky. Matrjoškové mozky se skládají z několika Dysonových koulí vnořených do sebe, stejně jako se matrjoškové panenky skládají z několika vnořených panenek. Nejvnitřnější Dysonova koule matrjoškového mozku by čerpala energii přímo z hvězdy, kterou obklopuje, a vyzařovala by velké množství odpadního tepla, zatímco by počítala při vysoké teplotě. Další okolní Dysonova sféra by toto odpadní teplo pohlcovala a využívala pro své výpočetní účely, přičemž by sama vyzařovala odpadní teplo. Toto teplo by absorbovala další sféra a tak dále, přičemž každá sféra by vydávala méně tepla než ta před ní. Z tohoto důvodu by matrioškové mozky s více vnořenými Dysonovými koulemi měly tendenci být efektivnější, protože by ztrácely méně tepelné energie. Vnitřní sféry by mohly mít téměř stejnou teplotu jako samotná hvězda, zatímco vnější by se blížily teplotě mezihvězdného prostoru. Technické požadavky a zdroje, které by k tomu byly zapotřebí, by byly obrovské. teoreticky by celé druhy mohly simulovat vesmíry, civilizace a planety.