Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Электрическая энергия в быту и на производстве » Интересные электротехнические новинки » Что такое мемристоры и где они применимы
Количество просмотров: 18854
Комментарии к статье: 2


Что такое мемристоры и где они применимы


Название «мемристор» происходит от двух слов — memory и resistor. Данный микроэлектронный компонент представляет собой разновидность пассивного компонента, резистора, но в отличие от обычного резистора, мемристор обладает своеобразной памятью.

Суть в том, что мемристор изменяет свою проводимость в соответствии с количеством протекшего через него электрического заряда — в зависимости от величины интеграла по времени прошедшего через компонент тока. Мемристор можно описать как двухполюсник с нелинейной ВАХ, и обладающий определенным гистерезисом.

Мемристор

Новое слово в мире вычислительной техники

В начале 70-х годов, американский профессор Леон Чуа предложил теоретическую модель, где описывались соотношения между приложенным к элементу напряжением и интегралом тока по времени.

На протяжении долгих лет теория профессора Чуа оставалась теорией, и только в 2008 году группа ученых из компании Hewlett-Packard, во главе со Стенли Уильямсом, создали в лаборатории образец обладающего памятью элемента, который вел себя подобно теоретически описанному мемристору, хотя и отличался от предложенной ранее теоретической модели.

Мемристор от Hewlett-Packard

Устройство не поддерживало магнитный поток подобно катушке индуктивности, не накапливало электрический заряд подобно конденсатору, и вело себя совсем не как обычный резистор. Четвертый компонент! Его проводящие свойства изменялись благодаря химическим превращениям в двухслойной пленке диоксида титана толщиной в 5 нм.

Первый слой пленки обеднен кислородом, в связи с чем, при приложении к данному наноионному устройству электрического напряжения, (через платиновые электроды) вакантные кислородные места начинают мигрировать между первым и вторым слоями, что и ведет к изменению сопротивления устройства.

Устройство и принцип действия

Уже на этом этапе понятно, что явление гистерезиса позволяет применять мемристоры в качестве ячеек памяти, и в некоторых аспектах электроники они, вероятно, смогут заменить собой полупроводниковые транзисторы.

Широкие перспективы внедрения мемристоров

В теории память на мемристорах может получиться более быстрой и плотной, чем флеш-память распространенная сегодня, и в форме блоков она сможет заменить собой оперативную память.

Поскольку мемристоры как-бы запоминают прошедший через них заряд, в принципе это позволило бы компьютерам вообще отказаться от загрузки операционной системы при каждом включении компьютера после выключения, а при включении — сразу начинать работу, возобновляя ее с последнего сохраненного состояния ОС.

Hewlett-Packard и Hynix уже заявили, что технология в принципе готова к реализации. Еще в 2014 году они опубликовали свой проект суперкомпьютера «The Machine», а в 2016 продемонстрировали его прототип — с памятью на базе мемристоров и с оптоволоконными линиями связи. Коммерциализация пока не состоялась, но ожидается в ближайшие годы.

Принципиально мемристоры пригодны не только для хранения данных, они могут также участвовать в обработке информации, причем и ту и другую функцию может выполнять один и тот же блок памяти.

Гипотетически в скором будущем мемристоры помогут создать искусственные синапсы в составе искусственных нейросетей, причем строить изделия можно будет на стандартном микрочиповом оборудовании. Мемристор ведет себя очень похожим на синапс образом: чем больший сигнал через него пропускается — тем лучше он пропускает сигнал в будущем.

В общем и целом перспективы внедрения мемристоров достаточно широки. Энергоэффективные вычислительные системы с динамической памятью с возможностью сохранения текущего состояния даже после выключения питания — это уже очень сильный рывок вперед.

На горизонте, как минимум, усовершенствованный класс интегральных микросхем, в которых преимущества конденсаторов и индуктивностей (в плане возможности сохранения своего состояния) будут достигнуты на наноуровне. Дистанционное зондирование, искусственные нейроморфные биологические системы и т. д.

Учитывая растущее использование облачных вычислений и современные масштабы Big data, потребности в мощных аппаратных компонентах будут только расти, а это значит, что начало бурного роста рынка мемристоров — лишь вопрос времени. К тому же, если принять во внимание перспективу (с внедрением мемристоров) повышения производительности со снижением тепловыделения, становится логичным, что в скором будущем затруднения, связанные с текущей сложностью мемристоров как изделий, будут преодолены.

Вот лишь десять главных игроков данной отрасли на сегодня: HP Development Company LP, Fujitsu, IBM, Adesto Technologies Corporation, SK Hynix, Crossbar, Rambus, HRL Laboratories LLC и Knowm, Inc.

Мемристорный чип

Искусственный мозг не за горами

Безусловно, до практики еще далеко, но очертания идеи уже вырисовываются. Кора головного мозга человека имеет плотность синапсов 10000000000 на квадратный сантиметр, но при всей своей сложности синапсы в мозгу потребляют чрезвычайно малую мощность. Их нелинейная динамика и способность сохранять воспоминания десятилетиями всегда поражала ученых.

Цель создания электронной модели мозга с электронными эквивалентами синапсов казалась недостижимой. Но сегодня, когда работа над мемристорными устройствами активно ведется, инженеры получили надежду приблизиться к воспроизведению архитектуры реального мозга на базе электроники, способного адаптироваться к окружающей среде.

Андрей Повный

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » Интересные электротехнические новинки

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Неожиданные свойства привычного углерода
  • Как напряжение преобразуется в ток
  • Оптические транзисторы - будущее электроники
  • Наноантенны - устройство, применение, перспективы использования
  • С помощью электрического тока можно вылечить депрессию
  • Графеновые аккумуляторы - технология, которая изменит мир
  • Солнечные батареи из перовскита
  • Что такое суперконденсаторы
  • Прозрачный аккумулятор
  • Органические светодиоды. Перспективы развития
  • Категория: Электрическая энергия в быту и на производстве » Интересные электротехнические новинки

    Андрей Повный – все статьи

      Комментарии:

    #1 написал: Олег |

    Спасибо. Осталось объяснить, что есть интеграл и интеграл по времени. А лучше, вообще обойтись без этого понятия. Даже если это преподают в современнных школах. 

      Комментарии:

    #2 написал: Гость |

    Мемристор - это полупроводниковый прибор, который обладает свойствами, аналогичными свойствам человеческого мозга. Он был открыт в 1971 году и получил свое название от слов “мембрана” и “резистор”. Мемристоры могут изменять свое сопротивление в зависимости от того, сколько заряда прошло через них. Это делает их очень полезными для хранения информации и моделирования нейронных сетей. Они также могут использоваться для создания новых типов компьютерной памяти, таких как MRAM (магниторезистивная RAM). MRAM имеет высокую скорость чтения и записи данных, а также низкое энергопотребление по сравнению с другими типами памяти. Кроме того, мемристоры могут быть использованы для создания искусственных нейронов, которые могут имитировать работу мозга и использоваться в нейрокомпьютерных интерфейсах.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.