Kas yra atsiminimo dalyviai ir kur jie taikomi?

Pavadinimas „memristor“ kilęs iš dviejų žodžių - atminties ir rezistoriaus. Šis mikroelektroninis komponentas yra savotiškas pasyvus komponentas, rezistorius, tačiau, skirtingai nei įprastas rezistorius, memristorius turi savotišką atmintį.

Esmė ta, kad memristorius keičia savo laidumą pagal jį tekančio elektros krūvio kiekį - priklausomai nuo integralo vertės, einančios per dabartinį komponentą. Memristorius galima apibūdinti kaip dviejų galų su netiesine CVC ir su tam tikra histereze.

Naujas žodis skaičiavimo pasaulyje

70-ųjų pradžioje amerikiečių profesorius Leonas Chua pasiūlė teorinį modelį, kuris apibūdino santykį tarp elementui tenkančios įtampos ir dabartinio integralo per tam tikrą laiką.

Daugelį metų profesoriaus Chua teorija išliko teorija, ir tik 2008 m. Mokslininkų grupė iš „Hewlett-Packard“, vadovaujama Stanley Williamso, laboratorijoje sukūrė atminties elemento pavyzdį, kuris elgėsi kaip teoriškai aprašytas memristorius, nors jis ir skyrėsi nuo siūlomo memristoriaus. ankstesnis teorinis modelis.

Prietaisas nepalaikė magnetinio srauto kaip induktorius, nesikaupė elektros krūvis kaip kondensatorius, ir visai nesielgė kaip normalus rezistorius. Ketvirtasis komponentas! Jo laidžiosios savybės pasikeitė dėl cheminių virsmų 5 nm storio dvisluoksnėje titano dioksido plėvelėje.

Pirmajame plėvelės sluoksnyje trūksta deguonies, todėl, kai šiam nanojoniniam įtaisui (per platinos elektrodus) įdedama elektros įtampa, laisvos deguonies vietos pradeda migruoti tarp pirmo ir antro sluoksnių, o tai lemia prietaiso atsparumo pasikeitimą.

Jau šiame etape akivaizdu, kad histerezės reiškinys leidžia atminties elementus naudoti kaip atminties elementus, o kai kuriais elektronikos aspektais jie greičiausiai galės pakeisti save puslaidininkiniai tranzistoriai.

Plačios atminimo įvykdymo perspektyvos

Teoriškai memristoriaus atmintis gali pasirodyti greitesnė ir tankesnė nei šiandien paplitusi „flash“ atmintis, o blokų pavidalu ji gali pakeisti pagrindinę atmintį.

Kadangi atminties dalyviai kažkaip įsimena per juos perduotą krūvį, tai iš principo leistų kompiuteriams atsisakyti įkelti operacinę sistemą kiekvieną kartą įjungus kompiuterį po išjungimo, o įjungus - nedelsiant pradėti darbą, atnaujinant jį iš paskutinės išsaugotos OS būsenos.

„Hewlett-Packard“ ir „Hynix“ jau pareiškė, kad iš esmės ši technologija yra parengta įgyvendinti. 2014 m. Jie paskelbė superkompiuterio „The Machine“ projektą, o 2016 m. Pademonstravo jo prototipą - su atmintimi, pagrįsta atminties įtaisais ir šviesolaidinėmis ryšio linijomis. Komercinė prekyba dar neįvyko, tačiau tikimasi, kad tai ateinančiais metais.

Iš esmės atmintinės yra tinkamos ne tik duomenims saugoti, jos taip pat gali dalyvauti tvarkant informaciją, be to, tas pats atminties blokas gali atlikti abi funkcijas.

Hipotetiškai, netolimoje ateityje atminties dalyviai padės sukurti dirbtines sinapses kaip dirbtinių neuroninių tinklų dalį, o produktus bus galima kurti ant standartinės mikroschemos įrangos. Memristorius elgiasi labai panašiai kaip sinapsė: kuo didesnis signalas praeina per jį, tuo geriau jis perduoda signalą ateityje.

Apskritai atsiminimų vykdytojų įgyvendinimo perspektyvos yra gana plačios. Energiją taupančios skaičiavimo sistemos su dinamine atmintimi, turinčios galimybę išlaikyti esamą būklę net ir išjungus energiją - tai labai stiprus šuolis į priekį.

Bent jau horizonte bus patobulinta integruotų schemų klasė, kurioje nanodalelėse bus pasiekti kondensatorių ir induktyvumų pranašumai (atsižvelgiant į gebėjimą išlaikyti savo būseną). Nuotolinis stebėjimas, dirbtinės neuromorfinės biologinės sistemos ir kt.

Atsižvelgiant į tai, kad vis labiau naudojama debesų kompiuterija ir šiuolaikinis didelių duomenų mastas, galingų aparatūros komponentų poreikis tik augs, o tai reiškia, kad greito memristorių rinkos augimo pradžia yra tik laiko klausimas. Be to, jei atsižvelgsime į perspektyvą (įdiegus atminimo įtaisus) padidinti našumą mažinant šilumos išsiskyrimą, tampa logiška, kad artimiausiu metu bus įveikti sunkumai, susiję su dabartiniu atminimo įtaisų, kaip produktų, sudėtingumu.

Šiandien čia yra tik dešimt pagrindinių pramonės žaidėjų: „HP Development Company LP“, „Fujitsu“, IBM, „Adesto Technologies Corporation“, „SK Hynix“, „Crossbar“, „Rambus“, „HRL Laboratories LLC“ ir „Knowm, Inc.“.

Dirbtinės smegenys yra visai šalia

Žinoma, praktika dar toli, tačiau idėjos kontūrai jau ryškėja. Žmogaus smegenų žievės sinapsių tankis yra 1 000 000 000 kvadratiniame centimetre, tačiau dėl viso sudėtingumo smegenų sinapsės sunaudoja ypač mažai energijos. Jų netiesinė dinamika ir gebėjimas išsaugoti prisiminimus dešimtmečius visada stebino mokslininkus.

Tikslas sukurti elektroninį smegenų modelį su elektroniniais sinapsių atitikmenimis atrodė nepasiekiamas. Tačiau šiandien, kai vyksta darbai su memristoriaus prietaisais, inžinieriai įgijo vilties pereiti prie realių smegenų, pagrįstų elektronika, architektūros, gebančios prisitaikyti prie aplinkos, architektūros.