Шта су мемориал и где су применљиви?

Назив "мемристор" долази од две речи - меморија и отпорник. Ова микроелектронска компонента је врста пасивне компоненте, отпорника, али за разлику од конвенционалног отпорника, мемристор има одређену меморију.

Суштина је да мемристор мења своју проводљивост у складу са количином електричног набоја који пролази кроз њу - зависно од вредности интегритета током времена који пролази кроз тренутну компоненту. Мемристор се може описати као дво-терминални са нелинеарним ЦВЦ-ом и са одређеном хистерезом.

Нова реч у свету рачунара

Почетком 70-их, амерички професор Леон Цхуа предложио је теоријски модел, који је описао однос напона који се примењује на елемент и тренутног интеграла током времена.

Дуго година је теорија професора Цхуа остала теорија, а тек 2008. група научника из Хевлетт-Пацкарда, на челу са Станлеи Виллиамс, створила је у лабораторији узорак меморијског елемента који се понашао слично теоријски описаном мемристору, иако се разликовао од предложеног мемристора ранији теоријски модел.

Уређај није подржавао магнетни ток попут индуктора, није акумулирао електрични набој попут кондензатора, и уопште се нису понашали попут нормалног отпора. Четврта компонента! Његове проводне особине су се промениле услед хемијских трансформација у двослојном слоју титанијум-диоксида дебљине 5 нм.

Први слој филма је потрошен кисеоником, и зато, када се на овај наноионски уређај (кроз платинасте електроде) примени електрични напон, слободна места за кисеоник почињу да мигрирају између првог и другог слоја, што доводи до промене отпорности уређаја.

Већ у овој фази јасно је да хистересисна појава омогућава употребу мемистора као ћелије меморије, а у неким аспектима електронике они ће вероватно моћи да се замене полуводички транзистори.

Широке перспективе за примену мемориал

Теоретски се меморијска меморија може показати бржом и гушћу од флеш меморије која је данас уобичајена, а у облику блокова може заменити главну меморију.

Пошто мемористери некако памте набој који је прошао кроз њих, у принципу би то омогућило рачунарима да одбијају да учитају оперативни систем сваки пут када се рачунар укључи након искључивања, а када је укључен, да одмах почну да раде, враћајући га из последњег сачуваног стања оперативног система.

Хевлетт-Пацкард и Хиник су већ изјавили да је технологија у основи спремна за имплементацију. Још 2014. године објавили су свој пројекат суперкомпјутера „Тхе Мацхине“, а 2016. демонстрирали су његов прототип - са меморијом заснованом на мемристорима и оптичким комуникацијским линијама. Комерцијализација се још није догодила, али очекује се у наредним годинама.

У принципу су мемориторори погодни не само за чување података, већ могу и учествовати у обради информација, штавише, иста меморијска јединица може обављати обе функције.

Хипотетички ће меморичари у блиској будућности помоћи да се створе вештачке синапсе као део вештачких неуронских мрежа, а производи се могу градити на стандардној опреми за микрочипе. Мемристор се понаша на сличан начин као и синапса: што већи сигнал пролази кроз њега, то ће он боље проћи сигнал у будућности.

Опћенито, изгледи за имплементацију меморитора су прилично широки. Енергетски ефикасни рачунарски системи са динамичком меморијом са способношћу да одржавају тренутно стање чак и након искључивања напајања - ово је врло снажан скок напред.

Барем на хоризонту, побољшана класа интегрисаних кола у којима ће се предности кондензатора и индуктивитета (у смислу способности одржавања њиховог стања) постићи на наносовини. Даљинско истраживање, вештачки неуроморфни биолошки системи, итд.

С обзиром на растућу употребу цлоуд цомпутинга и модерну меру великих података, потреба за снажним хардверским компонентама ће само расти, што значи да је почетак брзог раста тржишта мемистора само питање времена. Поред тога, ако узмемо у обзир перспективу (увођењем мемистора) повећања продуктивности с смањењем производње топлине, постаје логично да ће у блиској будућности бити превазиђене потешкоће повезане са тренутном сложеношћу меморитора као производа.

Ево тек десет главних индустријских играча данас: ХП Девелопмент Цомпани ЛП, Фујитсу, ИБМ, Адесто Тецхнологиес Цорпоратион, СК Хиник, Цроссбар, Рамбус, ХРЛ Лабораториес ЛЛЦ и Кновм, Инц.

Вештачки мозак је одмах иза угла

Наравно, пракса је још далеко, али обриси идеје већ се надиру. Људски мождани кортекс има густину синапсе од 1.000.000.000 по квадратном центиметру, али због своје сложености, синапсе у мозгу троше изузетно малу снагу. Њихова нелинеарна динамика и способност да сачувају сећање деценијама одувек су задивили научнике.

Циљ стварања електронског модела мозга са еквивалентима електронске синапсе чинио се недостижним. Али данас, када су у току радови на мемристорским уређајима, инжењери су добили наду да ће приступити репродукцији архитектуре правог мозга заснованог на електроници, способном да се прилагоди окружењу.