A Matrioska agy egy Robert Bradbury által javasolt, a Dyson-gömbön alapuló, óriási számítási kapacitású hipotetikus megastruktúra az űrben. Ez egy B osztályú csillagmotor példája, amely egy csillag teljes energiakibocsátását felhasználja számítógépes rendszerek meghajtására.

A Matrioska-agy koncepciója abból az elképzelésből ered, hogy a Dyson-szférákat egy hatalmas, csillag méretű számítógép meghajtására használják. A “matrjoska-agy” kifejezés a matrjoska-babákból ered, amelyek fából készült orosz fészekrakó babák. A matrjoska-agyak több, egymásba ágyazott Dyson-gömbből állnak, ugyanúgy, ahogy a matrjoska-babák is több, egymásba ágyazott babakomponensből állnak. A matrjoska-agy legbelső Dyson-gömbje közvetlenül az általa körülvett csillagból nyerné az energiát, és nagy mennyiségű hulladékhőt adna le, miközben magas hőmérsékleten számol. A következő környező Dyson-gömb elnyelné ezt a hulladékhőt, és a saját számítási céljaira használná fel, miközben a saját hulladékhőjét is leadná. Ezt a hőt a következő gömb elnyelné, és így tovább, és minden egyes gömb kevesebb hőt adna le, mint az előtte lévő. Emiatt a több egymásba ágyazott Dyson-gömböt tartalmazó matrioska-agyak általában hatékonyabbak lennének, mivel kevesebb hőenergiát pazarolnának el. A belső héjak közel azonos hőmérsékleten működhetnének, mint maga a csillag, míg a külső héjak a csillagközi tér hőmérsékletéhez közelítenének. Az ehhez szükséges mérnöki követelmények és erőforrások óriásiak lennének. elméletileg egész fajok szimulálhatnának univerzumokat, civilizációkat és bolygókat.