Što su memorial i gdje su primjenjivi?

Naziv "memristor" dolazi od dvije riječi - memorija i otpornik. Ova mikroelektronska komponenta svojevrsna je pasivna komponenta, otpornik, ali za razliku od konvencionalnog otpornika, memristor ima vrstu memorije.

Dno crta je da memristor mijenja svoju vodljivost u skladu s količinom električnog naboja koji prolazi kroz njega - ovisno o vrijednosti integrala koji vremenom prolazi kroz trenutnu komponentu. Memristor se može opisati kao dvo-terminalni s nelinearnim CVC-om i s određenom histerezom.

Nova riječ u svijetu računarstva

Početkom 70-ih, američki profesor Leon Chua predložio je teorijski model, koji je opisao odnos napona koji se primjenjuje na element i trenutnog integrala tijekom vremena.

Dugi niz godina teorija profesora Chua ostala je teorija, a tek 2008. skupina znanstvenika iz Hewlett-Packarda, na čelu sa Stanley Williams, stvorila je u laboratoriju uzorak memorijskog elementa koji se ponašao slično teoretski opisanom memristoru, iako se razlikovao od predloženog memristora raniji teorijski model.

Uređaj nije podržavao magnetski tok poput induktora, nije akumulirao električni naboj poput kondenzatora, i uopće se nije ponašao poput normalnog otpornika. Četvrta komponenta! Njegova su vodljiva svojstva promijenjena zbog kemijskih transformacija u dvoslojnom sloju titanijevog dioksida debljine 5 nm.

Prvi sloj filma iscrpljen je od kisika, i stoga, kada se na ovaj nanoionski uređaj (kroz platinaste elektrode) primijeni električni napon, slobodna mjesta za kisik počinju migrirati između prvog i drugog sloja, što dovodi do promjene otpora uređaja.

Već u ovoj fazi jasno je da pojava histereze omogućuje upotrebu memristora kao memorijskih ćelija, a u nekim aspektima elektronike vjerojatno će se moći zamijeniti poluvodički tranzistori.

Opći izgledi za implementaciju memoritora

Teoretski se memorijska memorija može pokazati bržom i gušću od uobičajene flash memorije koja danas postoji i u obliku blokova može zamijeniti glavnu memoriju.

Budući da memoritori nekako pamte naboj koji je prošao kroz njih, u načelu bi to omogućilo računalima da odbijaju učitavanje operativnog sustava svaki put kada se računalo uključi nakon isključivanja i kad se uključi, da odmah počnu s radom i da ga ponovo pokrenu iz posljednjeg spremljenog stanja OS-a.

Hewlett-Packard i Hynix već su izjavili da je tehnologija u osnovi spremna za primjenu. Još 2014. godine objavili su svoj projekt za superračunalo "The Machine", a 2016. pokazali su njegov prototip - s memorijom koja se temelji na memristorima i optičkim komunikacijskim linijama. Komercijalizacija se još nije dogodila, ali očekuje se u sljedećim godinama.

U principu su memoritorori pogodni ne samo za pohranu podataka, već mogu i sudjelovati u obradi podataka, štoviše, ista memorijska jedinica može obavljati obje funkcije.

Hipotetski će memoričari u bliskoj budućnosti pomoći stvoriti umjetne sinapse kao dio umjetnih neuronskih mreža, a proizvodi se mogu graditi na standardnoj opremi za mikročipe. Memristor se ponaša na vrlo sličan način kao sinapsija: što je veći signal prošao kroz njega, to će on bolje proći signal u budućnosti.

Općenito, izgledi za implementaciju memoritora su prilično široki. Energetski učinkoviti računalni sustavi s dinamičkom memorijom s mogućnošću održavanja trenutnog stanja čak i nakon isključivanja napajanja - ovo je vrlo snažan skok naprijed.

Najmanje je na horizontu poboljšana klasa integriranih krugova u kojoj će se na konacima kondenzatora i induktiviteta (u smislu sposobnosti održavanja svog stanja) postići postignute prednosti na nanosovini. Daljinsko istraživanje, umjetni neuromorfni biološki sustavi itd.

S obzirom na rastuću upotrebu računalstva u oblaku i moderne razmjere velikih podataka, potreba za snažnim hardverskim komponentama samo će rasti, što znači da je početak brzog rasta tržišta memoritora samo pitanje vremena. Štoviše, ako uzmemo u obzir mogućnost (s uvođenjem memoritora) povećanja produktivnosti uz smanjenje rasipanja topline, postaje logično da će u bliskoj budućnosti prevladati poteškoće povezane s trenutnom složenošću memoritora kao proizvoda.

Danas je tek deset glavnih sudionika u industriji: HP Development Company LP, Fujitsu, IBM, Adesto Technologies Corporation, SK Hynix, Crossbar, Rambus, HRL Laboratories LLC i Knowm, Inc.

Umjetni mozak je odmah iza ugla

Naravno, praksa je još daleko, ali obrisi ideje već se nadiru. Ljudski moždani korteks ima gustoću sinapse od 1.000.000.000 po kvadratnom centimetru, ali zbog sve njegove složenosti, sinapse u mozgu troše izuzetno malu snagu. Njihova nelinearna dinamika i sposobnost očuvanja sjećanja desetljećima su oduševili znanstvenike.

Cilj stvaranja elektroničkog modela mozga s elektroničkim ekvivalentima sinapsi činio se nedostižnim. Ali danas, kada je u tijeku rad na memristorskim uređajima, inženjeri su dobili nadu pristupiti reprodukciji arhitekture pravog mozga temeljenog na elektronici koja se može prilagoditi okolini.