"Четвертый элемент" обучит компьютер логике

Возможность создания "четвертого элемента" предсказал еще в 1971 году американский профессор Леон Чуа из Университета Беркли. По его предположению, мемристор должен был регулировать отношение между интегралом по времени силы протекающего через него тока и напряжением.

Фото: "Четвертый элемент" обучит компьютер логике

Однако практическое воплощение этой задумки потребовало нескольких десятилетий. Лишь в 2008 году конструкторам из исследовательской лаборатории компании Hewlett - Packard удалось создать первый работоспособный прототип мемристора.

Что же представляет собой этот новый член электронного семейства? Он образован двумя пленками диоксида титана, каждый из которых имеет толщину пять нанометров. Один из слоев обеднен кислородом, поэтому составляющие постоянно отнимают его друг у друга. Этот процесс и несколько сопутствующих нанохимических реакций обеспечивают функциональность мемристора в том виде, какой предположил профессор Чуа.

В настоящее время новый элемент еще не внедрен в промышленное производство, однако физики уже прочат ему большое будущее. По их предположению, интегральные электронные схемы с мемристором будут существо отличаться от ныне существующих – в первую очередь, самим принципом работы.

Ученые из Мичиганского университета обнаружили, что реакции мемристора в электронной схеме очень похожи на поведение некоторых простейших организмов. Руководитель научной группы Вей Лу говорит, что это открывает перспективу создания самообучающихся компьютеров, получивших название "невроморфических".

Кроме того, мемристоры сохраняют воспоминания о своих предыдущих состояниях, поэтому, подобно нейронам головного мозга человека, поступают согласно приобретенному опыту. Это вплотную приближает электронику к возможности создать прототип электронного мозга.

Уже сейчас, по мнению Вей Лу, можно интегрировать на существующие транзисторные схемы слой мемристоров толщиной всего лишь в несколько нанометров, что существенно расширит возможности компьютеров. В будущем же могут быть разработаны специальные мемристорные схемы, увеличивающие производительность вычислительных машин в сотни и тысячи раз.

Кроме этого, у "четвертого элемента" есть ряд других достоинств, заставляющих присмотреться к нему производителей электронных компонентов. Во-первых, мемристорам свойствен гистерезис – уникальное свойство, согласно которому элемент не сразу реагирует на приложенные к нему силы, а поступает согласно своей "истории" – своему опыту.

Это качество позволяет использовать мемристор для замены транзисторов, причем не одного, а целых групп по 7-12 штук. Экспериментаторы из лаборатории Hewlett - Packard смогли разместить на поверхности стандартной CMOS -микросхемы сразу 10000 мемристоров. Однако для создания подобного чипа им потребовалась идеальная физическая и химическая стерильность.

Смотрите фоторепортажи в разделе " Наука и история "

На основе мемристоров можно создавать универсальные перепрограммируемые микросхемы, свойства которых будут меняться в зависимости от поставленных задач. Для того, что реализовать эту функцию в промышленных масштабах, потребуется решить ряд проблем, главная из которых заключается в необходимости разработать принципиально новый способ создания интегральных схем.

Однако конструкторы Hewlett - Packard и их коллеги из других исследовательских лабораторий уверены, что все поставленные задачи разрешимы, ведь главное, что первый шаг к мемристорной электронике совершен. С ними полностью соглашается в своем комментарии для "Правды.Ру" старший научный сотрудник Института общей физики имени А.М. Прохорова доктор физико-математических наук Анатолий Соненков :

"Мемристор – очень интересный объект для изучения. С одной стороны, мы давно и хорошо знаем его теоретическую основу, но с другой – впервые сталкиваемся с его действующими прототипами.

"Четвертый элемент" обучит компьютер логике

Можно лишь предположить, что многие необычные свойства и способности мемристора нам еще предстоит открыть, поэтому однозначно можно сказать одно – мемристорную электронику ждет большое будущее, и она станет приоритетным направлением всей электронной промышленности 21 века".

Читайте также на " Правде.Ру "