Kas ir aizkavētāji un kur tie ir piemērojami?

Nosaukums "memristor" nāk no diviem vārdiem - atmiņa un rezistors. Šis mikroelektroniskais komponents ir sava veida pasīvs komponents, rezistors, taču atšķirībā no parastā rezistora membristoram ir sava veida atmiņa.

Apakšējā līnija ir tāda, ka memristors maina savu vadītspēju saskaņā ar caur to plūstošā elektriskā lādiņa daudzumu - atkarībā no integrala vērtības laikā, kas iet caur pašreizējo komponentu. Memristoru var raksturot kā divu terminālu ar nelineāru CVC un ar noteiktu histerēzi.

Jauns vārds skaitļošanas pasaulē

70. gadu sākumā amerikāņu profesors Leons Čua ierosināja teorētisko modeli, kas aprakstīja attiecības starp elementam pielietoto spriegumu un pašreizējo integrālu laika gaitā.

Daudzus gadus profesora Čua teorija palika kā teorija, un tikai 2008. gadā Stenlija Viljamsa vadītā Hewlett-Packard zinātnieku grupa laboratorijā izveidoja atmiņas elementa paraugu, kas izturējās kā teorētiski aprakstīts memrists, kaut arī tas atšķīrās no ierosinātā memristora. agrāks teorētiskais modelis.

Ierīce neatbalstīja magnētisko plūsmu kā induktors, neuzkrāja elektrisko lādiņu kā kondensators, un nemaz neuzvedās kā parasts rezistors. Ceturtais komponents! Tā vadošās īpašības mainījās ķīmisko pārveidojumu dēļ 5 slāņu titāna dioksīda plēvē, kuras biezums ir 5 nm.

Pirmajā filmas slānī trūkst skābekļa, un tāpēc, kad šai nanoioniskajai ierīcei (caur platīna elektrodiem) tiek pielikts elektriskais spriegums, brīvas skābekļa vietas sāk migrēt starp pirmo un otro slāni, kas noved pie ierīces pretestības izmaiņām.

Jau šajā posmā ir skaidrs, ka histerēzes fenomens ļauj atmiņu izmantotājus izmantot kā atmiņas šūnas, un dažos elektronikas aspektos viņi, visticamāk, spēs sevi aizstāt. pusvadītāju tranzistori.

Plašas izaicinātāju ieviešanas perspektīvas

Teorētiski memristora atmiņa var izrādīties ātrāka un blīvāka nekā mūsdienās izplatītā zibatmiņa, un bloku veidā tā var aizstāt galveno atmiņu.

Tā kā atmiņu novērotāji kaut kā iegaumē caur viņiem nodoto lādiņu, tas principā ļautu datoriem atteikties ielādēt operētājsistēmu katru reizi, kad dators tiek ieslēgts pēc izslēgšanas, un, ieslēdzot, nekavējoties sākt darbu, atsākot to no pēdējā saglabātā OS stāvokļa.

Hewlett-Packard un Hynix jau ir paziņojuši, ka tehnoloģija pamatā ir gatava ieviešanai. Viņi 2014. gadā publicēja superdatora “The Machine” projektu, un 2016. gadā viņi demonstrēja tā prototipu - ar atmiņu, kas balstīta uz atmiņu aizpildītājiem un optisko šķiedru sakaru līnijām. Komercializācija vēl nav notikusi, bet ir gaidāma nākamajos gados.

Principā memmeri ir piemēroti ne tikai datu glabāšanai, tie var arī piedalīties informācijas apstrādē, turklāt viena un tā pati atmiņas vienība var veikt abas funkcijas.

Hipotētiski, ka tuvākajā nākotnē memristors palīdzēs radīt mākslīgās sinapses kā daļu no mākslīgajiem neironu tīkliem, un produktus var veidot uz standarta mikroshēmu aprīkojuma. Memristors uzvedas ļoti līdzīgi kā sinapses: jo lielāks signāls caur to iziet, jo labāk tas signālu nodod nākotnē.

Kopumā izaicinātāju ieviešanas iespējas ir diezgan plašas. Energoefektīvas skaitļošanas sistēmas ar dinamisku atmiņu ar spēju uzturēt pašreizējo stāvokli pat pēc strāvas izslēgšanas - tas ir ļoti spēcīgs solis uz priekšu.

Vismaz pie horizonta ir uzlabota integrēto shēmu klase, kurā nanoskalā tiks sasniegtas kondensatoru un induktivitāšu priekšrocības (attiecībā uz spēju saglabāt savu stāvokli). Attālā uzrāde, mākslīgās neiromorfiskās bioloģiskās sistēmas utt.

Ņemot vērā aizvien pieaugošo mākoņdatošanas izmantošanu un mūsdienu lielo datu mērogu, vajadzība pēc jaudīgām aparatūras sastāvdaļām tikai pieaugs, kas nozīmē, ka memristoru tirgus straujās izaugsmes sākums ir tikai laika jautājums. Turklāt, ja ņemam vērā izredzes (ieviešot atmīnētājus) palielināt produktivitāti, samazinot siltuma ražošanu, kļūst loģiski, ka tuvākajā nākotnē tiks pārvarētas grūtības, kas saistītas ar iegaumētāju, kā izstrādājumu, pašreizējo sarežģītību.

Mūsdienās darbojas tikai desmit galvenie nozares dalībnieki: HP attīstības uzņēmums LP, Fujitsu, IBM, Adesto Technologies Corporation, SK Hynix, Crossbar, Rambus, HRL Laboratories LLC un Knowm, Inc.

Mākslīgās smadzenes atrodas tepat aiz stūra

Protams, prakse vēl ir tālu, bet idejas kontūras jau tagad ir iesakņojušās. Cilvēka smadzeņu garozā sinapses blīvums ir 1 000 000 000 uz kvadrātcentimetru, taču, ņemot vērā visu tās sarežģītību, smadzeņu sinapses patērē ārkārtīgi mazu jaudu. Viņu nelineārā dinamika un spēja saglabāt atmiņas gadu desmitiem ilgi vienmēr ir pārsteigusi zinātniekus.

Mērķis izveidot smadzeņu elektronisko modeli ar elektroniskiem sinapses ekvivalentiem šķita nesasniedzams. Bet šodien, kad notiek darbs pie memristoru ierīcēm, inženieri ir ieguvuši cerību tuvināties reālu smadzeņu arhitektūras reproducēšanai, kuras pamatā ir elektronika un kas spēj pielāgoties videi.