מה הם חניכים ואיפה הם חלים?

השם "memristor" בא משתי מילים - זיכרון ונגד. רכיב מיקרואלקטרוני זה הוא סוג של רכיב פאסיבי, נגדי, אך בניגוד לנגן קונבנציונאלי, לממיסטור יש סוג של זיכרון.

בשורה התחתונה, ה- memristor משנה את המוליכות שלו בהתאם לכמות המטען החשמלי הזורם דרכו - תלוי בערך האינטגרל לאורך זמן העובר ברכיב הנוכחי. ניתן לתאר את המיסטוריסט כשני טרמינלים עם CVC לא לינארי, ועם היסטריה מסוימת.

מילה חדשה בעולם המחשוב

בראשית שנות ה -70 הציע הפרופסור האמריקני ליאון צ'ואה מודל תיאורטי, שתיאר את הקשר בין המתח המופעל על האלמנט לבין האינטגרל הנוכחי לאורך זמן.

במשך שנים רבות, התיאוריה של פרופסור צ'ואה נותרה תיאוריה, ורק בשנת 2008 קבוצה של מדענים מהוולט-פקרד, בראשות סטנלי וויליאמס, יצרה במעבדה דגימה של אלמנט זיכרון שהתנהג בדומה לממסטרור המתואר תיאורטי, אם כי זה היה שונה מהמומריסטור המוצע מודל תיאורטי קודם.

המכשיר לא תמך בשטף מגנטי כמו משרן, לא צבר מטען חשמלי כמו קבל, ולא התנהג כלל כנגד רגיל. המרכיב הרביעי! תכונותיו המוליכות השתנו עקב התמרות כימיות בסרט דו-חמצני דו-חמצני של טיטניום בעובי 5 ננומטר.

השכבה הראשונה של הסרט מתרוקנת מחמצן, ועל כן, כאשר מופעל מתח חשמלי על מכשיר ננו-יוני זה (דרך אלקטרודות פלטינה), אתרי חמצן פנויים מתחילים לנדוד בין השכבות הראשונה והשנייה, מה שמוביל לשינוי בהתנגדות המכשיר.

כבר בשלב זה ברור שתופעת ההיסטרזה מאפשרת להשתמש בזכוכית כתאי זיכרון, ובכמה היבטים של האלקטרוניקה הם ככל הנראה יוכלו להחליף את עצמם טרנזיסטורים מוליכים למחצה.

סיכויים רחבים ליישום מנצחים

בתיאוריה זיכרון הזיכרון יכול להיות מהיר וצפוף יותר מזיכרון הפלאש הנפוץ כיום, ובצורת חסימות הוא יכול להחליף את הזיכרון הראשי.

מכיוון שזמני זכרון משכנעים איכשהו את המטען שעבר דרכם, באופן עקרוני הדבר יאפשר למחשבים לסרב לטעון את מערכת ההפעלה בכל פעם שהמחשב מופעל לאחר הכיבוי, וכשהוא מופעל, להתחיל לעבוד מייד, לחדש אותו ממצב מערכת ההפעלה האחרון שנשמר.

Hewlett-Packard ו- Hynix כבר הצהירו כי הטכנולוגיה בעצם מוכנה ליישום. עוד בשנת 2014 הם פרסמו את הפרויקט שלהם למחשב העל "המכונה", ובשנת 2016 הם הדגימו את האב-טיפוס שלו - עם זיכרון המבוסס על זיכרונים וקווי תקשורת סיב אופטי. המסחור טרם התרחש, אך צפוי להיות בשנים הקרובות.

באופן עקרוני memristors מתאימים לא רק לאחסון נתונים, הם יכולים גם להשתתף בעיבוד המידע, יתר על כן, אותה יחידת זיכרון יכולה לבצע את שתי הפונקציות.

באופן היפותטי, בעתיד הקרוב, ממריצים יעזרו ביצירת סינפסות מלאכותיות כחלק מרשתות עצביות מלאכותיות, וניתן לבנות מוצרים על ציוד מיקרו-צ'יפ סטנדרטי. ממריץ מתנהג בצורה דומה מאוד לסינפסה: ככל שהאות עובר דרכו גדול יותר, כך הוא יעבור טוב יותר את האות בעתיד.

ככלל, סיכויי ההטמעה של ממריצים הם די רחבים. מערכות מחשוב חסכוניות באנרגיה עם זיכרון דינאמי עם יכולת לשמור על המצב הנוכחי גם לאחר כיבוי הכוח - זו קפיצת מדרגה חזקה מאוד.

באופק, לפחות, יושג ברמה המשופרת מעגלים משולבים של מעגלים בהם היתרונות של קבלים ושראות (מבחינת היכולת לשמור על מצבם). חישה מרחוק, מערכות ביולוגיות נוירומורפיות מלאכותיות וכו '.

בהתחשב בשימוש ההולך וגובר במחשוב ענן והקנה המידה המודרני של Big Data, הצורך ברכיבי חומרה עוצמתיים רק יגדל, מה שאומר שתחילת הצמיחה המהירה של שוק memristor היא רק עניין של זמן. בנוסף, אם ניקח בחשבון את הסיכוי (עם כניסתם של memristors) להגדלת הפרודוקטיביות עם הפחתת ייצור החום, הופך הגיוני שבעתיד הקרוב יתגברו על הקשיים הכרוכים במורכבות הנוכחית של memristors כמוצרים.

הנה רק עשרה שחקנים גדולים בתעשייה כיום: חברת הפיתוח של HP, LP, Fujitsu, IBM, Adesto Technologies Corporation, SK Hynix, Crossbar, Rambus, HRL Laboratories LLC ו- Knowm, Inc.

מוח מלאכותי נמצא ממש מעבר לפינה

כמובן שהתרגול עדיין רחוק, אך קווי המתאר של הרעיון כבר משגשגים. קליפת המוח האנושית היא בעלת צפיפות סינפסה של 1,000,000,000 לסנטימטר רבוע, אך על כל מורכבותה הסינפסות במוח צורכות עוצמה נמוכה במיוחד. הדינמיקה הלא ליניארית שלהם והיכולת לשמר זיכרונות במשך עשרות שנים תמיד הדהימה מדענים.

המטרה של יצירת מודל אלקטרוני של המוח עם מקבלי סינפסה אלקטרוניים נראתה בלתי מושגת. אולם כיום, כאשר מתבצעות עבודות על מכשירי memristor, המהנדסים קיבלו תקווה להתקרב לשכפול ארכיטקטורה של מוח אמיתי המבוסס על אלקטרוניקה, המסוגל להסתגל לסביבה.

Comments

[#1 אולג]

תודה נותר להסביר שיש אינטגרל ואינטגרל לאורך זמן. ועדיף להסתדר ללא מושג זה לחלוטין. גם אם זה נלמד בבתי ספר מודרניים.