Ano ang mga memristor at kung saan naaangkop ang mga ito?

Ang pangalang "memristor" ay nagmula sa dalawang salita - memorya at risistor. Ang sangkap na microelectronic na ito ay isang uri ng passive na sangkap, isang resistor, ngunit hindi tulad ng isang maginoo risistor, ang isang memristor ay may isang uri ng memorya.

Ang ilalim na linya ay nagbabago ang memristor ng kondaktibo nito alinsunod sa dami ng singil ng kuryente na dumadaloy dito - depende sa halaga ng integral sa paglipas ng panahon na dumaan sa kasalukuyang sangkap. Ang isang memristor ay maaaring inilarawan bilang isang dalawang-terminal na may nonlinear CVC, at may isang tiyak na hysteresis.

Isang bagong salita sa mundo ng computing

Noong unang bahagi ng 70s, iminungkahi ng propesor na Amerikano na si Leon Chua ng isang teoretikal na modelo, na inilarawan ang ugnayan sa pagitan ng boltahe na inilalapat sa elemento at kasalukuyang integral sa paglipas ng panahon.

Sa loob ng maraming taon, ang teorya ni Propesor Chua ay nanatiling isang teorya, at noong 2008 isang pangkat lamang ng mga siyentipiko mula sa Hewlett-Packard, na pinamunuan ni Stanley Williams, nilikha sa laboratoryo ng isang sample ng isang elemento ng memorya na kumilos tulad ng isang teoretikong inilaraw na memristor, bagaman naiiba ito sa iminungkahing memristor mas maaga teoretikal na modelo.

Hindi suportado ng aparato ang magnetic flux tulad ng isang inductor, ay hindi naipon ang isang singil sa kuryente tulad ng isang kapasitor, at hindi kumilos tulad ng isang normal na risistor. Ang ika-apat na sangkap! Ang mga konduktibo na katangian nito ay nagbago dahil sa mga pagbabagong kemikal sa isang dalawang-layer na titanium dioxide film na 5 nm makapal.

Ang unang layer ng pelikula ay nabawasan ng oxygen, at samakatuwid, kapag ang isang de-koryenteng boltahe ay inilalapat sa nanoionic na aparato na ito (sa pamamagitan ng mga platinum na electrodes), ang mga bakanteng mga site ng oxygen ay nagsisimulang lumipat sa pagitan ng una at pangalawang mga layer, na humahantong sa isang pagbabago sa paglaban ng aparato.

Nasa yugtong ito, malinaw na ang kababalaghang hysteresis ay nagbibigay-daan sa paggamit ng mga memristor bilang mga cell ng memorya, at sa ilang mga aspeto ng electronics ay malamang na mapalitan nila ang kanilang sarili semiconductor transistors.

Malawak na mga prospect para sa pagpapatupad ng mga memristor

Sa teorya, ang memorya ng memorya ay maaaring maging mas mabilis at mas matindi kaysa sa memorya ng flash na karaniwang ngayon, at sa anyo ng mga bloke maaari itong palitan ang pangunahing memorya.

Dahil sa kabila ng kabisaduhin ng mga memristor ang singil na ipinasa sa kanila, sa prinsipyo ay hahayaan nitong ang mga computer na tumanggi na mai-load ang operating system sa lahat sa tuwing ang computer ay nakabukas pagkatapos ng pag-shut down, at kapag naka-on, upang simulan ang trabaho kaagad, ipagpapatuloy ito mula sa huling nai-save na estado ng OS.

Ang Hewlett-Packard at Hynix ay nagsabi na ang teknolohiya ay karaniwang handa para sa pagpapatupad. Bumalik noong 2014, inilathala nila ang kanilang proyekto para sa supercomputer ng "The Machine", at sa 2016 ipinakita nila ang prototype nito - na may memorya batay sa mga memristors at mga linya ng komunikasyon ng hibla. Ang komersyalisasyon ay hindi pa naganap, ngunit inaasahan sa mga darating na taon.

Sa prinsipyo, ang mga memristor ay angkop hindi lamang para sa pag-iimbak ng data, maaari rin silang lumahok sa pagproseso ng impormasyon, bukod dito, ang parehong yunit ng memorya ay maaaring magsagawa ng parehong mga pag-andar.

Hypothetically, sa malapit na hinaharap, ang mga memristor ay makakatulong na lumikha ng mga artipisyal na synapses bilang bahagi ng mga artipisyal na neural network, at ang mga produkto ay maaaring itayo sa karaniwang kagamitan sa microchip. Ang isang memristor ay kumikilos sa isang katulad na paraan sa isang synaps: mas malaki ang signal na dumadaan dito, mas mahusay na ipapasa nito ang signal sa hinaharap.

Sa pangkalahatan, ang mga prospect para sa pagpapatupad ng mga memristor ay lubos na malawak. Ang mga sistema ng computing na enerhiya na may mahusay na memorya na may kakayahang mapanatili ang kasalukuyang estado kahit na matapos i-off ang kapangyarihan - ito ay isang napakalakas na paglukso pasulong.

Sa abot-tanaw, hindi bababa sa, isang pinahusay na klase ng mga integrated circuit kung saan ang mga pakinabang ng capacitor at inductances (sa mga tuntunin ng kakayahang mapanatili ang kanilang estado) ay makamit sa nanoscale. Remote sensing, artipisyal na neuromorphic biological system, atbp.

Dahil sa lumalagong paggamit ng cloud computing at ang modernong scale ng Big data, ang pangangailangan para sa malakas na mga bahagi ng hardware ay lalago lamang, na nangangahulugang ang pagsisimula ng mabilis na paglaki ng memristor market ay isang oras lamang. Bilang karagdagan, kung isasaalang-alang natin ang pag-asam (sa pagpapakilala ng mga memristor) ng pagtaas ng pagiging produktibo sa pagbaba ng henerasyon ng init, nagiging lohikal na sa malapit na hinaharap ang mga paghihirap na nauugnay sa kasalukuyang pagiging kumplikado ng mga memristor bilang mga produkto ay malalampasan.

Narito ang sampung pangunahing mga manlalaro ng industriya ngayon: HP Development Company LP, Fujitsu, IBM, Adesto Technologies Corporation, SK Hynix, Crossbar, Rambus, HRL Laboratories LLC at Knowm, Inc.

Ang artipisyal na utak ay nasa paligid lamang

Siyempre, ang kasanayan ay malayo pa rin, ngunit ang mga balangkas ng ideya ay lumulubog na. Ang cortex ng cerebral ng tao ay may density ng synaps na 1,000,000,000 bawat square centimeter, ngunit para sa lahat ng pagiging kumplikado nito, ang mga synapses sa utak ay kumonsumo ng labis na mababang lakas. Ang kanilang nonlinear dynamics at kakayahang mapanatili ang mga alaala sa loob ng mga dekada ay palaging namangha sa mga siyentipiko.

Ang layunin ng paglikha ng isang elektronikong modelo ng utak na may mga katumbas na elektronikong pagkakatumbas ay tila hindi matatamo. Ngunit ngayon, kapag ang trabaho sa mga aparato ng memristor ay isinasagawa, ang mga inhinyero ay nakakuha ng pag-asa upang lapitan ang pagpaparami ng arkitektura ng isang tunay na utak batay sa electronics, na may kakayahang umangkop sa kapaligiran.

Comments

[#1 Oleg]

Salamat sa iyo Ito ay nananatiling ipaliwanag na mayroong isang mahalagang at integral sa paglipas ng panahon. At mas mahusay na gawin nang wala ang konseptong ito sa kabuuan. Kahit na itinuro sa mga modernong paaralan.