神秘的憶阻器

由莎莉埃迪

2008年5月首次出版

惠普公司的研究人員已經解決了的奧秘電阻器37年的記憶，審議了第四元素電路缺席。

首先，5月，2008年-有人誰是熟悉電氣和電子知道 ， 是黑社會的關鍵因素電力：電阻，電容，電感。 1971年，加利福尼亞大學伯克利分校，工程師預計 ， 應該有第四個因素電：1型電阻記憶，或憶阻器。 但在此之前沒有人知道如何建立的元素。 現在，37年後，機器終於小到足以揭示秘密的四分之一電氣元件。 內置的憶阻器的研究人員在惠普（惠普）今天透露 ， 在大自然中，被隱藏的視線全部長期以來隱藏在電氣特性某些納米級設備。 他們認為 ， 新的元素可以打開一個新的路徑應用非易失性隨機存取記憶體，並夢想著現實的神經網絡，而不是人工神經網絡（其中一本技術適用於人工智能）。

憶阻器的歷史始於近40年來 ， 洞察的先驅理論的非線性電路萊昂蔡氏。 研究之間的關係電荷和磁通的電阻器，電容器和電感器在一篇文章中寫的1971年，蔡假定存在一個第四個因素 ， 他稱之為電電阻記憶。 這種裝置應之間的聯繫提供一個磁通量和電荷，類似於一個電阻器時 ， 將不受到電壓和電流。 實際上 ， 這將意味著他曾擔任一個電阻器的電阻值取決於電流通過它傳遞，而且會記得值電流即使在電流消失。

但是 ， 假設裝置被評為缺乏建設性的兼容性時間與數學 ， 解釋效果Memristivo，但那是不可見的設備1971。 30年後，惠普公司的同事，威廉斯和他的研究小組在分子電子學的工作時 ， 開始注意到奇怪的行為在他們的設備。 “他們真是件事是我們無法理解，”Williams說。 因此 ， 你的員工 ， 惠普，格雷格施奈德，重新發現了蔡氏1971條。 他說：“嗨，我不知道我們有什麼，但是這正是我們想要的。”記住威廉姆斯。 威廉姆斯花費了幾年的閱讀和重讀的網頁文章蔡氏。 “他（文章）花了幾年的敲我的頭。”那麼威廉姆斯能夠建立自己的分子器件 ， 並得到一個真正憶阻器。 “他打我的眼睛之間。”

的原因 ， 憶阻器是完全不同的其他電子元件最根本的是，與他們不同，它帶有記憶其過去。 當您切換電路的憶阻器還記得有多少是應用的價值之前關閉。 這是一個影響是無法重複的任何電路組合電阻器，電容器和電感器，這正是區分的憶阻器 ， 並有資格作為一項基本電路元件。

經典的比喻為一個電阻器是一種通過該管道水（電）通行證。 的寬度管類似於電阻 ， 使流電流穿過管-管越窄，越電阻。 該電阻器有一個正常的管道的大小不變的影響下 ， 電流和電壓。 憶阻器，另一方面，數量的變化與流出的水通過管道或電纜。 如果你把水通過管道在給定方向，管變大（減少電阻）。 如果你把水在另一方向，管變小（更多電阻），是典型的憶阻器。 當水的流量停止移動，管道的大小不會更改的。 這個機制可以使用複製技術的晶體管和電容器，但Williams說：“他使用的晶體管和電容器 ， 使使用單一憶阻器。”

在記憶的憶阻器的後果：正常的數字 ， 必須重新啟動電腦 ， 每次連接，因為他們的邏輯電路無法保持其位在電源中斷。 但由於憶阻器無法忘懷的舊的緊張局勢應用它，一台計算機建立了新的組件 ， 如憶阻器永遠需要重新啟動。 “你可以留下您的所有文件，文檔和電子表格打開，關閉您的計算機 ， 並繼續喝一杯咖啡或去度假兩週，”Williams說。 “當你打開，你打開電腦 ， 一切將立即在屏幕上完全符合你離開它。”

蔡推導出存在的憶阻器之間的數學關係的四個基本數量的電路。 四個基本電路數量（充電，電流，電壓和磁通）可以彼此相關的6個不同的方式。 兩個數量涵蓋的基本規律的物理，3人由基本要素電路已知（電阻，電容和電感）說，電機系教授大衛Vallancourt哥倫比亞大學。 在此基礎上，提出了蔡憶阻器純粹作為階級基礎的電路元件之間的關係上的電荷和磁通量。

蔡解釋工作的人員，惠普作為一個範式轉移的時間。 此外，他比較了憶阻器，軍隊的電路元件，就像你的總和一個新的元素在週期表，“現在所有的手冊電氣工程（電子工程），必須進行修改，”他說。

那麼 ， 為什麼沒有注意到有人在Memristência？ 蔡確實產生了憶阻器於1970年與不可行的組合電阻，電容，電感和放大器僅作為概念證明。 但是 ， 憶阻器作為屬性的電力設備，直到最近，過於微妙的利用它。 是的Memristência掩蓋其他電器的影響更大的相關性，直到你看到這方面的材料和其他設備是內置的納米尺寸。

在缺乏一個應用程序Memristência是特別複雜的，沒有必要申請Memristência。 沒有工程師說，“如果我們有一個憶阻器，我們可以做這樣的事！”說Vallancourt。 事實上，Vallancourt，誰是教學方法的電路多年，從未聽說過談論Memristência本星期前。

規模較小的規模層次的工程師和科學家們建造了他們的設備較為明顯的效果的憶阻器，蔡說，現在誰是伯克利分校的高級講師。

有幾個線索存在的憶阻器的開始。 “我們知道有趣的電壓特性的文學在過去的50年，”Williams說。 “我去這些老的文章和畫面上看到的，說：'是的，他們Memristência，和我們不知道如何解釋它'。”

“沒有方程蔡氏電路，不能利用這個裝置，”Williams說。 我們使用的所有電路方程不正確的。 比較它與汽車的一台洗衣機，將是相同的替換電動機的機器由一個內燃機，不知道為什麼他就不會運行。“憶阻器找到一個理想的威廉斯在二氧化鈦-材料和白漆防曬霜。 由於矽，二氧化鈦（TiO2）是一種半導體在其純粹的形式是非常電阻。 但是，它可以與其他元素摻雜 ， 使非常導電。 摻雜的TiO2不是固定在高電場，它傾向於漂移方向的電流。 這種流動是毒藥的晶體管，但結果完全達到預期效果的憶阻器。 安置一個電壓一級 ， 通過薄膜摻雜的二氧化鈦半導體一方只，由於減少電阻。 的位移電流在另一個方向 ， 然後推回摻雜，從而增加了電阻二氧化鈦。

惠普實驗室一直在研究如何製造出憶阻器的二氧化鈦和其他材料 ， 除了要了解背後的物理學。 他們也有觀點憶阻器集成在一個單一的矽芯片。 該集團的惠普是一個類型的混合矽CMOS憶阻器的測試。

所涉問題的電路方面可能是感情的時刻。 申請人須待確定 ， 因為獨特的特點 ， 憶阻器提供了可能性尚未涵蓋的組成部分的今天。

威廉姆斯是在談判中與幾個工程實驗室和神經系統的長期追求的設備 ， 模仿生物神經系統。 蔡說 ， 突觸，神經元之間的連接，有位行為Memristivo。 因此，憶阻器是理想的電子設備模擬生物突觸。

重新設計某些類型的電路 ， 包括憶阻器，威廉姆斯預計相同的功能與較少的元件，使電路本身更便宜 ， 並大大降低，包括作為其能源消耗。 事實上，他希望憶阻器的元素相結合 ， 傳統的電路生產設備 ， 使得計算非布爾。 “我們不知道我們是否正在建立一個電子大腦，但我們要的東西 ， 將工作作為一個人的大腦，”Williams說。 他們認為他們可以無視“的基本理念突觸的”使一台計算機 ， 主要模擬和效率。 “有些事情 ， 數碼電腦將幾乎無限的時間，基於計算機的模擬憶阻器將只是一個輕微的風，”他說。

惠普集團還正在研究開發一種非易失性存儲器基於憶阻器。 “一個基於記憶的憶阻器可快1000倍以上的磁盤和使用較少的能源，”Williams說，看起來像一個孩子在糖果店。

蔡認為 ， 非易失性內存的直接應用憶阻器。 “我很開心 ， 突破敵線，”他說。 “在現實中 ， 納米允許這種效果成為主導，你會發現任何喜歡還是不喜歡，我很高興向大家展示了正確的方向。”

改編自文本電機及電子學工程師聯合會譜網絡上神秘的憶阻器的教授 博士巴博薩Wiltgen路易斯菲利佩 -聖靈抵抗軍/費奧/ UNIVAP - 2008年5月6日。