神秘的なMemristor

サリーエイディーで

まず2008年5月公開

HPの研究者たちは 、 抵抗の謎を解決してメモリの37年間、電気回路の第四の要素が存在しないと考えられ。

最初の5月、2008年の-誰が電気電子機器に精通して誰かがある 、 電気の重要な要素の3本柱です：知っている抵抗、コンデンサ、およびインダクタ。 1971年、カリフォルニア大学バークレー校では、エンジニアがある4番目の要素は 、 電気：メモリ、またはMemristorと抵抗の型でなければならないと予想した。 しかし 、 それまで誰もどのようにその要素を構築する知っていた。 さて、37年以降では、マシンを最終的には十分に4番目の電気要素の秘密が明らかに小さかった。 Memristorヒューレットパッ研究パッカード（HP）によって建てられた今日の自然では、すべての視界から長い時間が 、 特定のナノデバイスの電気的特性に隠された隠されていた明らかにした。 彼らは 、 新しい要素をランダムアクセスメモリ内のアプリケーションを不揮発性のため、新しい道を開くことも現実的な神経回路網を夢見て、人工神経回路網の代わりに考えて（1つは 、 現在の技術を人工知能が適用される）。

Memristorの歴史は 、 非線形回路レオンチュアの理論の先駆者への洞察力は 、 ほぼ四十年を開始します。 電気抵抗器、コンデンサ、インダクタの記事は、1971年に書かれた電荷と磁束の関係を調べると、チュア彼は電気抵抗器のメモリと呼ばつ目の要素の存在を仮定した。 このようなデバイスは 、 磁束と電荷が、その時に 、 電圧と電流を受けるかと 、 電気抵抗器と同様の間のリンクを提供する必要があります。 実際にはこれは 、 彼は 、 その電気抵抗値は 、 電流通過にそれを通してによって異なることが電気抵抗を務め、それ電流の値を覚えて電流の後にも消えていることを意味します。

しかし 、 仮想デバイスは 、 効果Memristivo方法、数学と建設的な時間の互換性の欠如との評価だったが 、 デバイスが1971年には見えませんでした。 30年後には、HP、スタンリーウィリアムズ、そして彼の研究グループでは 、 同僚の分子エレクトロニクスの作業をするときは 、 そのデバイスに奇妙な現象が顕著になった。 "彼らは本当に我々が理解できないものだった"と、ウィリアムズは言う。 そこでHP、グレッグスナイダー、あなたの従業員の1971年のチュアの記事を再発見した。 彼は、"こら、みんなと、私たちは何か分からないが、これは何をしたいです。"ウィリアムズ回想。 ウィリアムズ数年前から読書を過ごし 、 この記事のページを再読み込みチュア。 "彼（記事）数年前から私の頭の上でノックを過ごした。"その後 、 ウィリアムズは分子デバイスを構築し 、 実際にMemristorsを得ることができた。 "彼は目の間に私にヒット。"

その理由は、memristor根本的に他の電気要素から異なっているが、それらとは異なり、その過去の記憶を運ぶの基本です。 ときに 、 電気回路のスイッチは、memristorはまだどのくらいの値をそれにシャットダウンする前に適用されて覚えている。 これは 、 抵抗器、コンデンサやインダクタは、どのようなMemristorを区別し 、 基本的な回路素子としての資格が任意の回路の組み合わせによって複製することはできません効果です。

電気抵抗のための古典的な類似性は 、 水を通す（電気）を通過するパイプです。 管の幅は 、 チューブを介して電気流れる電流の流れ-チューブ狭いことができます電気抵抗を大きくすると 、 電気抵抗が似ています。 抵抗の影響の下で 、 通常のパイプのサイズは不変して 、 電流と電圧。 Memristorは、他の一方で、水パイプ、またはケーブルを介して流れる量を変更します。 場合は 、 特定の方向にパイプを介して水を押して、チューブ（以下）の抵抗は大きくなる。 場合は 、 他の方向に水を押して、チューブ（もっと見る）抵抗、memristorの特徴は小さくなります。 時の水の流れの移動を停止し、パイプのサイズは変化しません。 このメカニズムは 、 技術的にトランジスタやコンデンサを使用して、レプリケートされるかもしれないが、ウィリアムズは、"彼は 、 単一のMemristorを使用するには多くのトランジスタやコンデンサを使用している。"

Memristorのメモリの影響があります：以降のロジック回路のビットの後に 、 電源が中断さを維持することはできませんされている通常のデジタルコンピュータでは、それらが接続されるたびに再起動する必要があります。 これは、memristor歳の緊張がそれに適用されることを覚えてるしかし、コンピュータMemristorのような新しいコンポーネントで構築された再起動する必要はありません。 "あなたは、あなたのコンピュータをオフにすべてのファイル、文書やスプレッドシートを開くままにすることができますし 、 コーヒーを飲みに行ったり 、 休暇中に2週間のために行く"と、ウィリアムズは言う。 "いつ、あなたのコンピュータとすべてなることがすぐに画面上にそれを左に同じ方法でオフにします。"

チュアMemristor電気回路の4つの基本的な数量の間の数学的な関係が存在すると推測した。 それぞれの6つの方法の他に関連することができる4つの基本的な回路量（電荷、電流、電圧、磁束）。 2つの数量を物理学の基本法則によって覆われている3つの電気回路（抵抗器、コンデンサ 、 インダクタ）と呼ばれる 、 基本的な要素によって覆われている、という電気工学の教授、David Vallancourtコロンビア大学へ。 これに基づき、チュア回路要素のクラスには 、 電荷と磁束との間の関係に基づいて 、 純粋にmemristorを提案した。

チュアパラダイムタイムシフトのHPのスタッフの仕事と解釈します。 変更されるため、彼はMemristorを加えて比較し、回路素子の軍隊と同様に、周期表の新しい要素の合計を、"現在の電気工学（ええ）のすべてのマニュアルがないだろう"と彼は言う。

では 、 なぜ 、 誰かがMemristência前に気づいていましたか？ チュア実際には1970年に抵抗、コンデンサ、インダクタの実行不可能な組み合わせでは、Memristor生産がコンセプトの証明書としてのみアンプです。 しかし、Memristor電気機器のプロパティとしてもそれを利用するために、繊細で 、 つい最近までだった。 するまで 、 素材とは 、 ナノサイズで組み込まれている他のデバイスでは 、 この効果を参照してくださいMemristênciaより関連性の他の電気的効果によって、隠されている。

Memristênciaためのアプリケーションの不在 、 特に複雑され、必要がないMemristênciaを適用することでした。 いいえエンジニア"のみの場合は、そのようなことを行うことができますMemristorていただ！"Vallancourt言う。 実際には、Vallancourt、長年にわたりMemristênciaについて話すことに 、 この1週間前に聞いたことがなかった電気回路のテクニックを教えている。

これでは 、 エンジニアや科学者たちはデバイスがより顕著Memristorの効果をビルドの規模、小規模チュア氏は現在カリフォルニア大学バークレー校の上級講師をされている。

ようこそMemristorの存在を最初にいくつかの手がかりだった。 "我々は 、 文学では 、 過去50年間に面白い電圧特性を知っていた"と、ウィリアムズは言う。 "私はこれらの古い記事に行くと 、 写真を見たことと、'はい、彼らはMemristênciaが、私たちはどのように解釈することは知らなかったと述べた'。"

"チュアの回路の方程式がなければ、このデバイスを使用することはできない"と、ウィリアムズは言う。 我々は全ての回路方程式不正使用されます。 洗濯機のモーターと、同じ燃焼エンジンでは 、 マシンの電気モーターを交換するようになる、なぜ彼は実行されません疑問と比較する。"Memristorウィリアムズは 、 二酸化チタンの理想的な-素材と白の塗料が見つかりました日焼け止めクリーム。 として、シリコン、二酸化チタン（酸化チタン）は 、 純粋な形で半導体のですが 、 強く抵抗されます。 しかし、他の要素と 、 非常に導電性をドープすることができます。 酸化チタンの高電界の中で固定されていない添加は、電流の方向にドリフトする傾向がある。 このようなモビリティトランジスタに毒ですが、Memristorで正確に目的の効果の結果。 1つの側面に酸化チタン添加した半導体の薄膜を介して電圧レベルのプレースメントのみため、電気抵抗が減少した。 別の方向に電流の変位し、その酸化チタン薄膜の電気抵抗が増加しドーパントを押し戻す。

HP Labsはどのように酸化チタンとその背後にある物理学を理解しようとするに加えて 、 その他の材料のMemristorsを製造する研究を進めている。 また、1つのシリコンチップ上にMemristors統合するための視点があります。 HPのグループのテストでのハイブリッドシリコンCMOS memristorのタイプです。

電気回路の側面に影響をその瞬間の感情があります。 アプリケーションのためMemristorを提供する可能性のユニークな特徴はまだ今日のコンポーネントによって覆われて識別される必要があります。

ウィリアムズ 、 いくつかの工学研究と神経科学は 、 長い間 、 生物の神経システムをエミュレートするデバイスを追求されているとの交渉をしている。 チュアは 、 シナプス、ニューロン間の接続、動作のビットMemristivoているという。 したがって、Memristor生物学的シナプスをエミュレートするための理想的な電子デバイスがあります。

回路の特定の種類の再設計Memristorsを含むように、ウィリアムズ、サーキット自体を以下のコンポーネントと同じ機能を想定し 、 安いですが大幅に削減など、エネルギーの消費など。 実際、彼はMemristors伝統的なサーキットの要素を持つこと以外の計算になりますデバイスブール値を生成するために結合願っています。 もし我々の電子頭脳を構築している"我々は知らないが、私たちは 、 人間の脳に動作するものがほしい"と、ウィリアムズは言う。 彼らは、"コンピュータは主に 、 アナログおよび効率的にするために 、 シナプス"の基本的な考え方を無視できると思う。 "いくつかの点では 、 デジタルコンピュータ、アナログコンピュータMemristor基づいて 、 ほぼ無限の時間がかかるだけで微風を取るだろう"と彼は言う。

HPのグループも 、 非の開発を不揮発性メモリMemristorに基づいて勉強しています。 "メモリベースのMemristorsすることができます1000倍の磁気ディスクよりもはるかに少ないエネルギーを使用する"と、ウィリアムズは、菓子屋にいる子供のように見えている。

チュアでは 、 非揮発性メモリMemristorの当面のアプリケーションであると考えている。 "私は非常に敵の回線を介してこの休暇を満足している"と彼は言う。 "現実は 、 ナノスケールでは 、 この効果が支配的になることができますし、あなたが見つけるどこでもかどうかのように、私は人々は正しい方向を見ることを嬉しく思います。"

教授が謎のMemristorsでIEEEスペクトラムオンラインのテキストから脚色 博士ルイスフィリペバルボサWiltgen - LRAは/ FEAU / UNIVAP - 2008年5月6日。