Memris nedir ve nerelerde uygulanabilir?

"Memristor" adı iki kelimeden gelir - bellek ve direnç. Bu mikroelektronik bileşen bir tür pasif bileşen, bir dirençtir, ancak geleneksel bir direncin aksine, bir memrisörün bir tür belleği vardır.

Sonuç olarak, memrisin iletkenliğini, akım bileşeninden geçen zaman içindeki integralin değerine bağlı olarak içinden geçen elektrik yükü miktarına göre değiştirmesidir. Bir memristor, doğrusal olmayan bir CVC'ye ve belirli bir histerezise sahip iki terminal olarak tanımlanabilir.

Bilgisayar dünyasında yeni bir kelime

70'lerin başında, Amerikalı profesör Leon Chua, elemente uygulanan voltaj ile zaman içindeki akım integrali arasındaki ilişkiyi tanımlayan teorik bir model önerdi.

Uzun yıllar boyunca Profesör Chua teorisi bir teori olarak kaldı ve sadece 2008'de Stanley Williams liderliğindeki Hewlett-Packard'dan bir grup bilim adamı, önerilen memristordan farklı olmasına rağmen, teorik olarak tarif edilen memristor gibi davranan bir hafıza öğesinin bir örneğini yarattı. önceki teorik model.

Cihaz bir indüktör gibi manyetik akıyı desteklemedi, elektrik yükü biriktirmedi kapasitör gibive sıradan bir direnç gibi davranmadı. Dördüncü bileşen! İletken özellikleri, 5 nm kalınlığında iki katmanlı bir titanyum dioksit filmindeki kimyasal dönüşümler nedeniyle değişti.

Filmin ilk katmanı oksijenden boşalır ve bu nedenle, bu nanoiyonik cihaza (platin elektrotlar aracılığıyla) bir elektrik voltajı uygulandığında, boş oksijen bölgeleri, birinci ve ikinci katmanlar arasında göç etmeye başlar, bu da cihazın direncinde bir değişikliğe yol açar.

Zaten bu aşamada, histerezis olgusunun memristorların bellek hücreleri olarak kullanılmasına izin verdiği açıktır ve elektroniklerin bazı yönlerinde kendilerini değiştirebilecekleri açıktır. yarı iletken transistörler.

Memitörlerin uygulanması için geniş umutlar

Teorik olarak, memristor belleği bugün yaygın olan flash bellekten daha hızlı ve daha yoğun olabilir ve bloklar şeklinde ana belleğin yerini alabilir.

Memriserler bir şekilde kendilerinden geçen yükü ezberlediğinden, prensip olarak bu, bilgisayarların her kapatıldığında işletim sistemini yüklemeyi reddetmelerini ve açıldığında, en son kaydedilen işletim sistemi durumundan devam ederek hemen çalışmaya başlamasını sağlar.

Hewlett-Packard ve Hynix, teknolojinin uygulamaya hazır olduğunu zaten belirtmişlerdir. 2014 yılında, “Makine” süper bilgisayarı için projelerini yayınladılar ve 2016'da prototiplerini memristorlara ve fiber optik iletişim hatlarına dayanan bellekle gösterdiler. Ticarileştirme henüz gerçekleşmedi, ancak önümüzdeki yıllarda bekleniyor.

Prensip olarak, memerler sadece veri depolamak için değil, aynı zamanda bilgilerin işlenmesine de katılabilirler, ayrıca aynı bellek ünitesi her iki işlevi de gerçekleştirebilir.

Varsayımsal olarak, yakın gelecekte, memristorler yapay sinir ağlarının bir parçası olarak yapay sinapslar oluşturmaya yardımcı olacak ve ürünler standart mikroçip ekipmanı üzerine inşa edilebilir. Memristor sinapslara çok benzer şekilde davranır: sinyal ne kadar büyük olursa, gelecekte sinyal o kadar iyi geçer.

Genel olarak, memitörlerin uygulanması beklentileri oldukça geniştir. Gücü kapattıktan sonra bile mevcut durumu koruyabilen dinamik belleğe sahip enerji tasarruflu hesaplama sistemleri - bu ileriye doğru çok güçlü bir adımdır.

Ufukta, en azından, nano ölçekte kapasitörlerin ve endüktansların avantajlarının (durumlarını koruyabilme açısından) elde edileceği gelişmiş bir entegre devreler sınıfı. Uzaktan algılama, yapay nöromorfik biyolojik sistemler vb.

Bulut bilişimin artan kullanımı ve modern Büyük veri ölçeği göz önüne alındığında, güçlü donanım bileşenlerine duyulan ihtiyaç sadece artacaktır, bu da memristor pazarının hızlı büyümesinin başlangıcının sadece zaman meselesi olduğu anlamına gelir. Buna ek olarak, ısı yayılımını düşürerek verimliliği artırma beklentisini (memrislerin tanıtımı ile) dikkate alırsak, yakın gelecekte memrislerin mevcut karmaşıklığı ile ilgili zorlukların üstesinden gelineceği mantıklı hale gelir.

İşte bugün sadece on büyük endüstri oyuncusu: HP Geliştirme Şirketi LP, Fujitsu, IBM, Adesto Technologies Corporation, SK Hynix, Crossbar, Rambus, HRL Laboratories LLC ve Knowm, Inc.

Yapay beyin hemen köşede

Tabii ki, uygulama hala çok uzak, ama fikrin ana hatları zaten belirgindir. İnsan serebral korteksi santimetrekare başına 1.000.000.000 sinaps yoğunluğuna sahiptir, ancak tüm karmaşıklığı için beyindeki sinapslar son derece düşük güç tüketir. Doğrusal olmayan dinamikleri ve on yıllardır hatıraları koruma yetenekleri bilim insanlarını her zaman şaşırttı.

Beynin elektronik sinaps eşdeğerleriyle elektronik bir model yaratma hedefi ulaşılamaz görünüyordu. Ancak bugün, memristor cihazları üzerinde çalışmalar devam ederken, mühendisler çevreye uyum sağlayabilen, elektronik tabanlı gerçek bir beynin mimarisine yeniden yaklaşmayı umuyorlar.

Comments

[#1 Oleg]

Teşekkür ederim Zaman içinde bir integral ve bir integral olduğunu açıklamak için kalır. Ve bu kavram olmadan tamamen yapmak daha iyidir. Modern okullarda öğretilse bile.