Použití memristoru

U memristoru předpokládáme široké spektrum aplikací. Od rychlých pamětí schopných uchovat informace i bez napájení až k novým typům počítačových architektur, které budou mít jako základ transistory postavené z memristorů. Tyto transistory budou menší a budou mít i menší spotřebu energie a tím i menší tepelné ztráty.

Paměti

Memristor má schopnost uchovávát více stavů než jen 0 a 1 jako klasické počítačové paměti. Uložená data dokáže přechovávat i bez přítomnosti napájení a čtení a zápis jsou velice rychlé. Díky těmto vlastnostem se předpokládá, že v budoucnu dojde ke splynutí pevného disku a operační paměti. Mimojiné by to znamenalo například to, že při startu nebude nutné znovu načítat operační systém, po spuštění se počítač ihned uvede do stavu, ve kterém byl vypnut.

Další velkou výhodou pamětí založených na memristorech je nižší spotřeba energie, což je důležité hlavně velké počítačové clustery, sloužící k náročným výpočtům.

Umělá inteligence

S pomocí memristorů bude možné vytvářet umělé neuronové sítě. Neuronové sítě nejsou žádnou novinkou, ale dosud je bylo možné vytvářet pouze softwarově, což omezovalo možnosti těchto systému. Jedním z hlavních problému neuronových síti na softwarové bázi je přenos dat mezi pamětí, kde jsou uložena a procesorem, který s nimi pracuje. Tento přenos je časově náročný. Fyzické neuronové sítě tento problém překonají tím, že úložiště dat i jejich zpracování bude probíhat v jednom místě.

Výhodnější cestou k neuronovým sítím je využití memristorových přepínačů jako morphwaru. Běžné elektronické systémy se dělí na dvě kategorie – hardware a software. Hardwarové systémy využívají specializované součástky a jsou rychlejší než odpovídající softwarové systémy, ale mají horší adaptabilitu. Naproti tomu softwarové systémy využívají obyčejné mikroprocesory a jsou podstatně přizpůsobivější, ale jsou významně pomalejší. Morphware je mostem mezi HW a SW systémy, který místo klasických nul a jedniček používá, podobně jako mozek, propojení mezi jednotlivými prvky obvodu.

Na obrázku je znázorněno možné využití matice memristorových přepínačů jako morphware. Mastice je tvořena vertikálním polem polovodičů typu p a horizontálním polem polovodičů typu n. Memristory jsou vytvořeny mezi těmito poly. V oblasti styku polovodiče typu n a p vzniká dioda, která brání zpětnému proudu. Memristory mohou být nastaveny na vysoký nebo nízký odpor pomocí programátoru. Pokud stavu s vysokým odporem přiřadíme logickou 0 a stavu s nízkým odporem logickou 1 budou se memristory chovat jako binární transformační matice pro vstupní signály A, B, C a D. Výstupem může být signál řídící např. audio nebo video zařízení, který bude závislý na hodnotách vstupních signálů.

memristor-crossbar

 

Literatura

  1. Wikipedie (en)
  2. Aldebaran
  3. Komerční využití memristoru

Napsat komentář