Из мемристоров – в нейристоры
Специалисты HP Labs, научно-исследовательского подразделения компании Hewlett-Packard, создали нейристоры – устройства, базирующиеся на мемристорах и по особенностям функционирования напоминающие нейроны головного мозга человека.
Сначала напомним, что такое мемристоры. Эти устройства долгое время существовали только в теории, предполагалось, что построить их невозможно. Однако в 2008 году специалистам HP Labs удалось это сделать. В работах также принимала участие компания Hynix, бывшая Hyundai Electronics.
Обосновал теорию мемристоров – пассивных элементов электрической цепи, меняющих сопротивление в зависимости от протекающего через них заряда (интеграла тока за время работы), профессор Университета Калифорнии в Беркли Леон Чуа (Leon O. Chua) в 1971 году. Создание же реального прототипа стало возможным только с появлением нанотехнологий: устройство, которое разработали специалисты HP, работало за счет химических превращений в тонкой, толщиной 5 нм, двухслойной пленке двуокиси титана (TiO?). Один из слоев пленки был слегка обеднен кислородом, и атомы кислорода мигрировали между слоями под действием приложенного к устройству электрического напряжения. Сопротивление же зависело от количества кислорода в пленке.
Эта способность мемристоров – менять сопротивление в зависимости от силы тока – дает возможность использовать их в качестве ячеек памяти. Предполагается, что они позволят создать хранилище данных прямо внутри процессора и даже в перспективе хранить и обрабатывать данные с помощью одних и тех же ячеек, как это происходит в нейронах головного мозга человека. (Впрочем, тут надо отметить, что ученые пока точно не знают, как именно мозг обрабатывает и хранит информацию. Совсем недавно в СМИ появлялись сообщения, что якобы обнаружена «молекула памяти», но очень скоро последовало опровержение.)
Второе преимущество мемристоров в том, что они могут сохранять информацию даже в условиях отсутствия электроэнергии. Тип памяти, основанный на мемристорах, получил название ReRAM (Resistive random-access memory, резистивная память случайного доступа).
И вот – следующий шаг: нейристоры. Представляя собой комбинацию мемристора, конденсаторов и других электронных компонентов, эти устройства способны вырабатывать электрические импульсы, подобные нервным импульсам у аксонов Ходжкина-Хаксли (математическая модель Ходжкина-Хаксли, напомним, описывает генерацию и распространение сигналов в нейронах и других электрически возбуждаемых клетках, например сердечных миоцитах).
Как указано в статье, опубликованной в журнале Nature, нейристоры поддаются чрезвычайно высокой плотности интеграции. Это позволяет ожидать, что в будущем они послужат основой для построения компьютеров, работающих в стиле, сходном с функционированием мозга живого существа.
