Un Matrioshka Brain è un’ipotetica megastruttura nello spazio proposta da Robert Bradbury, basata sulla sfera di Dyson, di immensa capacità computazionale. È un esempio di motore stellare di classe B, che impiega l’intera produzione di energia di una stella per alimentare sistemi informatici.

Il concetto di cervello matrioska deriva dall’idea di utilizzare le sfere di Dyson per alimentare un enorme computer di dimensioni stellari. Il termine “cervello matrioshka” ha origine dalle bambole matrioshka, che sono bambole russe di legno a forma di nido. I cervelli matrioska sono composti da diverse sfere di Dyson annidate l’una nell’altra, nello stesso modo in cui le bambole matrioska sono composte da più componenti annidati. La sfera Dyson più interna del cervello matrioska attingerebbe energia direttamente dalla stella che circonda ed emetterebbe grandi quantità di calore di scarto mentre computa ad alta temperatura. La successiva sfera Dyson circostante assorbirebbe questo calore residuo e lo userebbe per i suoi scopi di calcolo, il tutto mentre emette il proprio calore residuo. Questo calore verrebbe assorbito dalla sfera successiva, e così via, con ogni sfera che emette meno calore di quella precedente. Per questo motivo, i cervelli matrioska con più sfere Dyson annidate tendono ad essere più efficienti, poiché sprecano meno energia termica. I gusci interni potrebbero funzionare quasi alla stessa temperatura della stella stessa, mentre quelli esterni sarebbero vicini alla temperatura dello spazio interstellare. I requisiti ingegneristici e le risorse necessarie per questo sarebbero enormi. Teoricamente, intere specie potrebbero simulare universi, civiltà e pianeti.