Mik az emlékeztetõk és hol alkalmazhatók?

A "memristor" név két szóból származik - memória és ellenállás. Ez a mikroelektronikus elem egyfajta passzív elem, ellenállás, de a hagyományos ellenállással ellentétben a memrisztorának van egyfajta memóriája.

A lényeg az, hogy a memrisztor megváltoztatja vezetőképességét az rajta áramló elektromos töltés mennyiségének megfelelően - az integrál értékétől függően, amely az aktuális komponensen áthalad az idő során. A memrisztor két terminálisnak tekinthető egy nemlineáris CVC-vel és egy bizonyos hiszterézissel.

Új szó a számítástechnika világában

A 70-es évek elején Leon Chua amerikai professzor elméleti modellt javasolt, amely leírja az elemre alkalmazott feszültség és az aktuális integrál közötti kapcsolatot az idő múlásával.

Chua professzor elmélete sok éven át maradt elméletnek, és csak 2008-ban a Hewlett-Packard tudósok csoportja, Stanley Williams vezetésével, a laboratóriumban létrehozott egy olyan memóriaelem mintáját, amely hasonlóan viselkedett az elméletileg leírt memristorhoz, bár különbözött a javasolt memristoról. korábbi elméleti modell.

A készülék nem támogatja a mágneses fluxust, mint egy induktor, nem halmozott fel elektromos töltést mint egy kondenzátor, és egyáltalán nem viselkedett úgy, mint egy normál ellenállás. A negyedik elem! Vezető tulajdonságai megváltoztak az 5 nm vastag kétrétegű titán-dioxid fólia kémiai átalakulása miatt.

A film első rétegében nincs oxigén, ezért ha erre a nanoionikus eszközre elektromos feszültséget vezetnek (platinaelektródákon keresztül), akkor az üres oxigénhelyek elmozdulhatnak az első és a második réteg között, ami az eszköz ellenállásának megváltozásához vezet.

Már ebben a szakaszban egyértelmű, hogy a hiszterézis jelenség lehetővé teszi a memrisátorok memóriacellákként való használatát, és az elektronika bizonyos vonatkozásaiban valószínűleg képesek lesznek kicserélni magukat félvezető tranzisztorok.

Széles körű kilátások az emlékezettek végrehajtására

Elméletileg a memrisztor memória gyorsabb és sűrűbbé válhat, mint a mai flash memória, és blokkok formájában helyettesítheti a fő memóriát.

Mivel az emlékeztetők valamilyen módon emlékeznek a rajtuk átesett töltésre, ez elvileg megengedné a számítógépeknek, hogy minden alkalommal megtagadják az operációs rendszer betöltését, amikor a számítógépet kikapcsolják, és bekapcsoláskor azonnal elkezdik a munkát, folytatva az utoljára mentett operációs rendszer állapotát.

A Hewlett-Packard és a Hynix már kijelentette, hogy a technológia alapvetően készen áll a megvalósításra. Még 2014-ben közzétették a „The Machine” szuperszámítógép projektjét, és 2016-ban demonstrálták annak prototípusát - memisztrátorokon alapuló memisztrátorokon és száloptikai kommunikációs vonalakon. A kereskedelem még nem történt meg, de várható az elkövetkező években.

Elvileg a memrizátorok nemcsak adattárolásra alkalmasak, hanem az információk feldolgozásában is részt vehetnek, ráadásul ugyanaz a memóriaegység képes mindkét funkciót ellátni.

Feltételezés szerint a közeljövőben az emlékeztetők elősegítik a mesterséges szinapszis létrehozását a mesterséges ideghálózatok részeként, és a termékek építhetők a szokásos mikrochip-eszközökre. A memrisztor nagyon hasonlóan viselkedik, mint egy szinapszis: minél nagyobb a jel átmenõje, annál jobb a jel továbbadása a jövõben.

Általánosságban elmondható, hogy az emlékeztetõk végrehajtásának kilátásai tág. Energiahatékony számítástechnikai rendszerek, dinamikus memóriával, amelyek képesek fenntartani az aktuális állapotot még az áram kikapcsolása után is - ez nagyon erős előrelépés.

Legalább a láthatáron az integrált áramkörök egy továbbfejlesztett osztálya, amelyben a kondenzátorok és az induktivitások előnyeit (az állapotuk fenntartásának szempontjából) el kell érni a nanoméretben. Távérzékelés, mesterséges neuromorf biológiai rendszerek stb.

Tekintettel a felhőalapú számítástechnika egyre növekvő használatára és a nagyméretű adatok modern skálájára, az erős hardverkomponensek iránti igény csak növekszik, ami azt jelenti, hogy a memrisztor-piac gyors növekedésének kezdete csak idő kérdése. Ezen túlmenően, ha figyelembe vesszük a termelékenység növekedésének kilátásait (a memriszterek bevezetésével) a hőelvezetés csökkentésével, akkor logikusvá válik, hogy a közeljövőben leküzdésre kerülnek az emlékeztetők mint termékek jelenlegi összetettségével kapcsolatos nehézségek.

Ma mindössze tíz fő iparági szereplő van: a HP Fejlesztő Vállalat LP, a Fujitsu, az IBM, az Adesto Technologies Corporation, az SK Hynix, a Crossbar, a Rambus, a HRL Laboratories LLC és a Knowm, Inc.

A mesterséges agy a sarkon található

A gyakorlat természetesen még mindig messze van, de az ötlet körvonalai már fennakadnak. Az emberi agykéreg szinapsisűrűsége 1 000 000 000 / négyzetcentiméter, de komplexitása szempontjából az agyi szinapszis rendkívül alacsony energiát vesz fel. Nemlineáris dinamikájuk és képességük az emlékek megőrzésére évtizedek óta mindig meghökkent a tudósokon.

A cél az agy elektronikus modelljének létrehozása elektronikus szinapszis ekvivalensekkel elérhetetlennek tűnt. De manapság, amikor folyamatban vannak a memrisztoros eszközökkel kapcsolatos munkák, a mérnökök reményt szereztek egy valódi elektronikán alapuló agy architektúrájának reprodukciójához való közelítéshez, amely képes alkalmazkodni a környezethez.