Компания HP все ближе и ближе приближается к реализации вычислительных функций, подобных функциям головного мозга.

Исследователи компании Hewlett Packard и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре сообщили о том, что они добились значительных успехов в создании вычислительного устройства, все вычисления внутри которого основаны на функциях, подобных функциям головного мозга. Естественно, когда речь идет о компании Hewlett Packard, сразу становится ясно, что основой этого нового устройства являются мемристоры. Мемристоры - это такие электронные устройства, которые могут запоминать свое электрическое сопротивление, устанавливаемое величиной силы тока, проходящего через них.

Это уникальное электрическое свойство мемристоров уподобляет их функционирование работе синапса головного мозга. Таким образом становится возможным построениецепей, подобных нейронам и синапсам, в пределах кристаллов электронных чипов. Создание сложных нейронных сетей на электронном уровне позволяет, в свою очередь, реализовать такие функции, как самообучение, восприятие, память и логическое мышление. Эти функции являются весьма востребованными в самых различных областях, в областях автоматизации производств, при создании интеллектуальных самостоятельных роботов.

Хотя мемристоры известны уже достаточно давно, ученые и до сих пор не до самого конца понимают все физические и электрические процессы, которые позволяю реализовать обратимые изменения электрического сопротивления этого электронного компонента. Именно это и сдерживало дальнейшее развитие этого направления, ведь не станешьиспользовать в широких масштабах то, что не до конца изучено. Используя несколько различных исследовательских методик ученым удалось изучить фихические, химические свойства и поведение наноразмерных мемристоров.

Основным инструментом, позволившим провести детальные исследования свойств мемристоров, стал рентгеновский микроскоп с чрезвычайной мощностью излучения. С помощью этого микроскопа были получены детальные изображения ста мемристорных каналов, шириной в нанометры. Полученные последовательности изображений позволили локализовать место, где происходит нагрев материала мемристора, приводящий к изменению его сопротивления. А на основе полученных данных учеными была составлена полнаяматематическая модель, которая детально описывает все процессы, происходящие в мемристорах.

"Одним из самых больших препятствий в использовании мемристоров было отсутствие понимания того, как работает это устройство, что приводит к изменениям сопротивления"-рассказал Джон Пол Стракан (John Paul Strachan), руководитель группы исследований в области наноэлектроники компании Hewlett Packard. -"Теперь у нас имеется полная физическая, химическая и тепловая картина процессов, происходящих в канале мемристора, что приведет в блишайшее время к широкому внедрению этих устройств и появлению устройств с настоящим искусственным интеллектом".

Источник

Человеческая кровь является жидким мемристором.

Профессор Коста (S.P. Kosta) из университетского городка Changa в Гуджарате, Индия, вместе со своими коллегами опубликовал в журнале International Journal of Medical Engineering and Informatics работу, в которой он указывает, что человеческая кровь может менять свое сопротивление в зависимости от приложенного напряжения. И этот эффект"запоминания"сопротивления сохраняется, по крайней мере, пять минут времени. Такое необычное свойство человеческой крови делает ее мемристором, четвертым типом фундаментальных электронных устройств.

Напомним, что мемристоры были открыты в 1971 году, а в 2008 году старший научный сотрудник компании Hewlett-Packard Стэнли Уильямс (Stanley Williams) и его коллеги продемонстрировали первый работающий образец мемристора, изготовленного из диоксида титана. В отличие от других электронных компонентов мемристор способен менять свое сопротивлениепод воздействием электрического тока и помнить его даже когда через мемристор не течет никакого электрического тока. Такое свойство мемристора делает его хорошимкандидатом на устройство хранения информации, которое не теряет информацию при отсутствии напряжения питания.

То, что кровь обладает мемрезистивными свойствами является не первой связью мемристоров с биологическими объектами. Оказывается, что и связи между нервными клетками, нейронами, тоже обладают ярко выраженными подобными свойствами, что позволяет рассматривать мемристоры как основу создания электронных схем, подражающих функционированию нервных систем.

Профессор Коста и его коллеги видят в своем открытии большой потенциал для различных терапевтических методов лечения заболеваний."Это открывает новые перспективы в лечении заболеваний человека"жидкими"электронными схемами, созданными на основе тканей самого организма"-пишут ученые в журнале. Следующими шагами ученых будут попытки создать отдельные малогабаритные мемристорные устройства, распространяющиеся всего по донному кровеносному сосуду. А затем ученые попытаются обхединить несколько таких устройств в схему, которая сможет выполнить логические функции.

Источник

Процессор на основе мемристоров находит путь через лабиринт, используя мощь параллельных вычислений.

Помните лабиринты, которые вы решали в детстве с карандашом или мелком в руке? Как оказывается это не только детские игрушки, лабиринты очень походят на математические модели и задачи, решение которых методом проб и ошибок занимает достаточно длительное время. Используя мемристоры, резисторы с памятью, группа исследователей создала своеобразный процессор, который может решить задачу поиска пути в лабиринте любой сложности, используя метод параллельных вычислений.

Мемристоры - четвертый функциональный вид пассивных компонентов радиоэлектроники наряду с конденсаторами, индуктивностями и резисторами. Больше всего они напоминают резисторы, которые запоминают значение своего сопротивления в зависимости от пропущенного сквозь них тока. Мемристоры были разработаны более четырех десятилетий назад, но только в последние годы, благодаря развитию современных технологий, начинается их практическое применение, над которым работают ученыекомпании Hewlett Packard.Как ожидается, за счет использования мемристоров в области электроники и вычислительной техники в скором будущем произойдут некоторые прорывы.

Вернемся назад к лабиринтам. Лабиринты могут иметь различные уровни сложности и несколько путей их прохождения. Обычный процессор решает задачу прохождения лабиринта таким же путем, как и человек, начиная из отправной точки и двигаясь по доступным путям, возвращаясь назад в случае попадания в тупик. В зависимости от сложности лабиринта, решение задачи его прохождения может занять весьма большое время.

Для демонстрации возможностей мемристоров Юрий Першин и Массимилиано Ди Вентре из университета Южной Каролины изготовили своего рода универсальный лабиринт из сетки мемристоров, на котором можно построить (запрограммировать) лабиринт любой сложности. Остается только подать напряжение в точке начала лабиринта, как электрический ток, проходящий через мемристоры, тут же появится на выходе, отметив мемристоры, находящиеся на пути верного решения, измененным значением сопротивления.

Внешне этот метод не кажется чем-то инновационным, но немного углубившись в проблему можно понять, что в данном случае и в отличие от обычных микропроцессоров задача решения лабиринта выполняется одновременно всеми мемристорами, включенными в схему лабиринта, т.е. реализуется технология параллельных вычислений. При этом мемристоры, благодаря наличию памяти, запомнят решение, которое можно будет использовать в дальнейшем для других целей.

Если созданную технологию использовать только для решения лабиринтов, согласитесь, ей грош цена. Но, если применить такую вычислительную мощь в областях робототехники, теории графов, оптимизации коммуникационных сетей и решении компьютерных математических моделей, то эта технология позволит производить вычисления намногобыстрее и эффективней, чем самые сложные и мощные вычислительные системы, использующие последовательные вычисления.

Першин и Ди Вентре рассматривают созданную ими технологию как первое приближение вычислительных систем к принципам работы головного мозга, который работает так же, используя параллельную обработку сигналов нейронов. Вероятно, что на основе мемристоров удастся создать новые микропроцессоры, которые будут иметь совершенно иную архитектуру и принципы работы, чем существующие процессоры.

Источник

Новый тип энергонезависимой памяти - гибкие мемристоры на основе графена.

Согласно информации, опубликованной в онлайн-издании Nano Letters, южнокорейские ученые из научно-исследовательского института электроники и телекоммуникаций в Тэджоне, создали новый вид энергонезависимой памяти на основе мемристоров, при этом процесс изготовления и структура элементов таких мемристоров позволяю наносить их нагибкую подложку. Только, в отличие отпредыдущих подобных образцов гибкой памяти на основе мемристоров,мемристоры новой памяти изготовлены не из оксида титана, а из пленки оксида графена. Использование мемристоров в качестве ячеек хранения информации позволит разработать новые устройства хранения информации, с большей плотностью записи, более дешевые и потребляющее незначительное количество энергии, а гибкость новых устройств позволит использовать их в составе электронных устройств, являющихся частью бытовых предметов или одежды.

Мемристор представляет собой электронный элемент, который меняет свое сопротивление при прохождении через него электрического тока определенной величины. Свойство мемристоров сохранять значение сопротивления после того, как подача тока прекращена, делает его идеальным элементом для хранения дискретной информации. Впервые идея мемристоров была предложена еще в 1971 году, но только два года назад компания Hewlett Packard воплотила эту идею в жизнь, изготовив первый образец энергонезависимойпамяти на их основе. Компания Hewlett Packard планирует доработать свою технологию и выпустить первые коммерческие образцы мемристорной памяти через три года.

Конструкция памяти на основе мемристоров компании Hewlett Packard представляет собой решетку их тонких проводников. Пересечения этой решетки, заполненные оксидом титана, и являются собственно мемристорами. Корейская память имеет подобную структуру, только с одним отличием, окись титана заменена на тончайшие пленки из окиси графена, зажатые между алюминиевыми проводниками шириной 50 микрометров. Опытный образец, продемонстрированный учеными содержал 25 мемристоров, расположенных в пересечениях решетки, составленной из 5 вертикальных и 5 горизонтальных проводников.

Несмотря на то, что размеры мемристоров, разработанных корейцами, превышают размеры мемристоров компании Hewlett Packard приблизительно в 1000 раз, они более просты в производстве, которое, к тому же, использует доступные и дешевые материалы. Поэтому новые мемристоры вряд ли будут использоваться для создания устройств энергонезависимой памяти с высокой плотность записти, их намного практичней будет использовать в составе недорогих и простых гибких электронных устройств, которые в ближайшем времени станут неотъемлемой частью многих бытовых предметов и одежды.

Источник