Мемристоры: пора ли переписывать учебники?

Согласно не столь давним прогнозам для мира инфотехнологий, год 2014-й должен был ознаменоваться появлением на рынке новаторских устройств памяти с принципиально иной — мемристорной — основой ячеек. И хотя прогнозы не сбылись, развитие темы мемристоров в любом случае заслуживает не только внимания, но и углубления исследований. На базе мемристора предлагалось создавать энергонезависимую память, быстродействие которой было бы близко к оперативной памяти компьютера, сообщают "Комментарии".

В 1971 году профессор Калифорнийского университета в Беркли Леон Чуа выявил четкую математическую симметрию в основе всех электросхем. И на этой основе предсказал существование нового, в ту пору неизвестного базового элемента. Который он назвал «мемристор», то есть резистор с памятью, и в целом описал его предполагаемые свойства.

Поскольку оригинальная идея Чуа в 1970-е годы не нашла никакого практического применения, ее восприняли и тут же сбросили со счетов как красивую математическую фантазию, не более того. Но через тридцать лет экспериментаторы в HP Labs таки поняли, что столкнулись в своих опытах с мемристивным поведением наноэлементов.

А поняв, далее уже осмысленно начали на основе феномена создавать новаторское запоминающее устройство — как специфическую разновидность резистивной памяти RAM (ReRAM, RRAM). Точнее, такой замечательной памяти, которая работает быстрее, чем обычная оперативная, но при этом при выключении питания запоминает свое состояние — как память внешняя. То есть компьютер с мемристорной памятью может не только потреблять в десятки раз меньше электроэнергии, но при этом еще и обходиться без перезагрузок — при выключениях/включениях всегда запоминая и возвращая свое последнее рабочее состояние...

По вполне понятным причинам среди тех известных людей мира инфотехнологий, кто был особо впечатлен не только собственно фактом открытия мемристора, но и быстрым прогрессом в его освоении, оказался и сам предсказатель четвертого элемента, профессор Леон Чуа. В комментариях для прессы он назвал новаторскую работу HP Labs «сдвигом парадигмы» и не без удовлетворения констатировал: «Что ж, теперь придется вносить изменения во все учебники электротехники».

Шесть лет назад компания HP с помпой сообщила о создании "четвёртого" электротехнического элемента - мифического мемристора, который представляет собой управляемый резистивный переход или, проще говоря, переменное сопротивление, которому не требуется энергия для поддержки своего состояния.

Глядя со стороны, в это довольно сложно поверить, но история физики и электротехники сложилась таким образом, что в 2008 году — впервые со времен Фарадея и начальных опытов с электричеством на заре XIX века — ученым удалось открыть новый компонент электросхем. Причем компонент этот столь же фундаментален, как и три прежних, давно известных, — резистор, конденсатор и катушка индуктивности, — на основе которых в принципе возможна эквивалентная реализация для электронных схем любой функциональности.

Более того, даже многоопытные профессионалы, взирающие на историю прихода мемристоров в нашу жизнь как бы «изнутри» мира электроники, до сих пор озадаченно чешут затылки. И не устают поражаться все новым и новым открытиям, которые приносит с собой прежде неведомый для ученых и инженеров «четвертый элемент» электросхем...

С такой памятью компьютеры включались бы и выключались практически мгновенно, ведь в случае выключения вся информация оставалась бы в энергонезависимом ОЗУ. Но с RRAM, ReRAM или резистивной памятью, которая на самом деле скрывается под маркетинговым именем мемристор компании HP, до сих пор не сложилось. Коммерческий выпуск RRAM (ReRAM) так и не стартовал, хотя это событие торопят многие крупнейшие разработчики и производители.

Мемристор - элемент с шестью состояниями

Мемристор - элемент с шестью состояниями и перспективами “странных” вычислений.
Новый элемент на базе мемристора можно использовать для создания нейровычислительных систем и компьютеров с десятичной системой счисления.

Судя по всему, новейший фундаментальный электронный компонент, мемристор, еще преподнесет нам сюрпризы. С тех пор как ученые 6 лет назад создали первый мемристор, было показано, что это загадочное устройство может быть использовано для создания целого ряда передовых компонентов и систем, в том числе более компактной энергонезависимой памяти, новых универсальных логических вентилей и нейроподобных компьютеров, помимо прочего. Как утверждают физики из дублинского Тринити-колледжа, теперь в этот список можно добавить память с десятичной системой счисления.

В отличие от памяти на основе транзисторов, которая может хранить только двоичные значения, мемристор позволяет хранить гораздо больше данных. Ученые из Тринити-колледжа создали мемристор, который способен запоминать шесть состояний, и утверждают, что ничто не мешает увеличить количество состояний до десяти или более.

Вместо того чтобы хранить бит в виде электрического заряда, как это делает флеш-память и динамическая RAM, мемристоры (ReRAM) хранят данные как сопротивление. Мемристор “запоминает” уровень протекшего через него тока, изменяя свое внутреннее сопротивление. Если ток протекает в другом направлении, сопротивление уменьшается.

Источники:
https://3dnews.ru/906763
https://bitnovosti.com/2015/04/14/six-state-memristor/
http://www.bagnet.org/news/tech/286201