ما هي memristors وأين هي قابلة للتطبيق؟

اسم "memristor" يأتي من كلمتين - الذاكرة والمقاوم. هذا المكون الإلكتروني الصغير هو نوع من المكونات السلبية ، المقاوم ، ولكن على عكس المقاوم التقليدي ، فإن الذاكرة لديها نوع من الذاكرة.

خلاصة القول هي أن memristor يغير الموصلية وفقا لكمية الشحنة الكهربائية التي تتدفق عبره - اعتمادا على قيمة التكامل مع مرور الوقت عبر المكون الحالي. يمكن وصف memristor كمحطة ثنائية مع CVC غير الخطية ، مع التباطؤ معينة.

كلمة جديدة في عالم الحوسبة

في أوائل سبعينيات القرن الماضي ، اقترح الأستاذ الأمريكي ليون تشوا نموذجًا نظريًا ، والذي وصف العلاقة بين الجهد المطبق على العنصر والمتكامل الحالي بمرور الوقت.

لسنوات عديدة ، بقيت نظرية البروفيسور تشوا نظرية ، وفقط في عام 2008 ، قامت مجموعة من العلماء من شركة هيوليت باكارد ، بقيادة ستانلي وليامز ، بتكوين عينة من عنصر الذاكرة في المختبر تتشابه مع نظرية الذاكرة الموصوفة نظريًا ، على الرغم من أنها كانت مختلفة عن المذكرة المقترحة. النموذج النظري السابق.

الجهاز لا يدعم التدفق المغناطيسي مثل محث ، لم تتراكم شحنة كهربائية مثل مكثف، ولم يتصرف على الإطلاق مثل المقاوم العادي. المكون الرابع! تغيرت خصائصه الموصلة بسبب التحولات الكيميائية في طبقة ثاني أكسيد التيتانيوم بطبقتين بسمك 5 نانومتر.

يتم استنفاد الطبقة الأولى من الفيلم من الأكسجين ، وبالتالي ، عندما يتم تطبيق الجهد الكهربائي على هذا الجهاز nanoionic (من خلال أقطاب البلاتين) ، تبدأ مواقع الأكسجين الشاغرة بالانتقال بين الطبقتين الأولى والثانية ، مما يؤدي إلى تغيير في مقاومة الجهاز.

من الواضح بالفعل في هذه المرحلة أن ظاهرة التباطؤ تسمح باستخدام memristors كخلايا ذاكرة ، وفي بعض جوانب الإلكترونيات من المحتمل أن يكونوا قادرين على استبدال أنفسهم الترانزستورات أشباه الموصلات.

آفاق واسعة لتنفيذ memristors

من الناحية النظرية ، يمكن أن تصبح ذاكرة memristor أسرع وأكثر كثافة من ذاكرة الفلاش الشائعة اليوم ، وفي شكل كتل يمكن أن تحل محل الذاكرة الرئيسية.

نظرًا لأن الرسائل التذكارية تحفظ بطريقة أو بأخرى التهمة التي مرت عليها ، فإن هذا من شأنه من حيث المبدأ أن يسمح لأجهزة الكمبيوتر برفض تحميل نظام التشغيل في كل مرة يتم فيها تشغيل الكمبيوتر بعد إيقاف التشغيل ، وعند تشغيله ، لبدء العمل على الفور ، واستئنافه من آخر حالة نظام تشغيل محفوظة.

ذكرت Hewlett-Packard و Hynix بالفعل أن التكنولوجيا جاهزة بشكل أساسي للتنفيذ. في عام 2014 ، نشروا مشروعهم للكمبيوتر العملاق "The Machine" ، وفي عام 2016 ، قاموا بعرض النموذج الأولي الخاص به - مع الذاكرة المبنية على memristors وخطوط الاتصالات بالألياف البصرية. لم يتم التسويق بعد ، لكن من المتوقع في السنوات القادمة.

من حيث المبدأ ، لا يعد memristors مناسبًا لتخزين البيانات فحسب ، بل يمكنهم أيضًا المشاركة في معالجة المعلومات ، علاوة على ذلك ، يمكن لوحدة الذاكرة نفسها أداء كلا الوظيفتين.

نظريًا ، في المستقبل القريب ، سيساعد الميمريستور في إنشاء مشابك اصطناعية كجزء من الشبكات العصبية الاصطناعية ، ويمكن بناء المنتجات على معدات الرقائق الدقيقة القياسية. يتصرف memristor بطريقة مشابهة تمامًا للمشابك: كلما مرّت الإشارة من خلالها ، كلما كانت إشارة المرور أفضل في المستقبل.

بشكل عام ، فإن احتمالات تنفيذ مذكرات واسعة للغاية. أنظمة الحوسبة الموفرة للطاقة مع ذاكرة ديناميكية مع القدرة على الحفاظ على الوضع الحالي حتى بعد إيقاف الطاقة - هذه قفزة قوية جدًا للأمام.

في الأفق ، على الأقل ، سيتم تحقيق فئة محسّنة من الدوائر المتكاملة التي تتحقق فيها مزايا المكثفات والمحاثات (من حيث القدرة على الحفاظ على حالتها) في مقياس النانو. الاستشعار عن بعد ، النظم البيولوجية العصبية الاصطناعية ، إلخ.

بالنظر إلى الاستخدام المتزايد للحوسبة السحابية والمقياس الحديث للبيانات الضخمة ، فإن الحاجة إلى مكونات الأجهزة القوية ستزداد فقط ، مما يعني أن بداية النمو السريع لسوق memristor هي مسألة وقت فقط. بالإضافة إلى ذلك ، إذا أخذنا في الاعتبار احتمال زيادة الإنتاجية مع تقليل توليد الحرارة (مع إدخال الميمريستيرس) ، يصبح من المنطقي في المستقبل القريب الصعوبات المرتبطة بالتعقيد الحالي للميمريست حيث سيتم التغلب على المنتجات.

فيما يلي عشرة لاعبين رئيسيين في الصناعة اليوم: HP Development Company LP و Fujitsu و IBM و Adesto Technologies Corporation و SK Hynix و Crossbar و Rambus و HRL Laboratories LLC و Knowm، Inc.

الدماغ الاصطناعي قاب قوسين أو أدنى

بالطبع ، لا تزال الممارسة بعيدة ، لكن الخطوط العريضة للفكرة تلوح في الأفق بالفعل. تبلغ كثافة القشرة الدماغية البشرية 1.000.000.000 لكل سنتيمتر مربع ، ولكن مع كل تعقيداتها ، فإن المشابك العصبية في الدماغ تستهلك طاقة منخفضة للغاية. إن دينامياتهم غير الخطية وقدرتها على الحفاظ على الذكريات لعقود من الزمن قد أذهلت العلماء دائمًا.

يبدو أن الهدف من إنشاء نموذج إلكتروني للدماغ مع مكافئات المشبك الإلكتروني لا يمكن تحقيقه. ولكن اليوم ، عندما يجري العمل على أجهزة memristor ، اكتسب المهندسون الأمل في مقاربة إعادة إنتاج بنية العقل الحقيقي القائم على الإلكترونيات ، والقادرة على التكيف مع البيئة.