ダイソン球
マトリョーシカ・ブレインの概念は、ダイソン球を使用して巨大な星型コンピューターを動かすというアイデアから生まれた。「マトリョーシカ・ブレイン」という用語は、木製のロシアの入れ子人形であるマトリョーシカ人形に由来している。マトリョーシカ・ブレインは、マトリョーシカ人形が複数の入れ子人形コンポーネントで構成されているのと同じ方法で、互いに入れ子になったいくつかのダイソン球で構成されている。マトリョーシカ・ブレインの最も内側の層のダイソン球は、中心の恒星から直接エネルギーを引き出し、高温で計算しながら大量の廃熱を放出する。次の層のダイソン球は、この廃熱を吸収し、計算に使用し、再び独自の廃熱を放出する。この熱は次のダイソン球に吸収され消費されるため、各ダイソン球の層は前のダイソン球よりも熱を放出しない。このため、大量に集約されたダイソン球を持つマトリョーシカ・ブレインは、より少ない熱エネルギーを消費するため、より効率的である傾向がある。内側の球殻は恒星自体とほぼ同じ温度で動作し、外側の球殻は星間空間の温度に近くなる。 このような構造に必要なエンジニアリング要件とリソースは膨大なものになる。