HP Labs的研究者已經(jīng)制造了一種重要的新電子組件的第一個可以工作的原形，這種電子組件可能使即開型PC（instant-on PCs）以及以像人類大腦處理信息的方式的模擬式計算機(jī)（analog computers）成為可能。
HP Labs的研究者已經(jīng)制造了一種重要的新電子組件的第一個可以工作的原形，這種電子組件可能使即開型PC（instant-on PCs）以及以像人類大腦處理信息的方式的模擬式計算機(jī)（analog computers）成為可能。
這種新組件被叫做憶阻器，或記憶電阻器（memory resistor）。直到今天以前，這種電路元件都只是被Leon Chua寫的一組數(shù)學(xué)方程式描述的，在1971年，Leon Chua是一個研究非線性電路的工程學(xué)生。Chua知道這種電路元件應(yīng)該存在——他甚至精確地描述了它的特性和它如何工作。不幸的是，他以及其他的工程團(tuán)體都未能搞出符合他的數(shù)學(xué)表達(dá)的物理實現(xiàn)。
37年后，HP Labs的一組科學(xué)家最終造出了真正的可以工作的憶阻器，因此把第四種基本電路元件加入了電子電路理論，另外三個廣為所知的是：電容器，電阻器和電感器。
根據(jù)R. Stanley Williams，HP Labs信息與量子系統(tǒng)實驗室搞出這個發(fā)現(xiàn)的四位研究者之一，的說法，憶阻器器件的最有趣特征是它可以記憶流經(jīng)它的電荷數(shù)量。
研究者相信這個發(fā)現(xiàn)將為即開型PC、更高能效的計算機(jī)和以人類大腦類似方式處理和聯(lián)系信息的模擬式計算機(jī)鋪平道路。
的確，Chua起初的想法是憶阻器的電阻取決于多少電荷經(jīng)過了這個器件。也就是說，你能讓電荷以一個方向流過，電阻會增加。如果你讓電荷以反向流動，電阻就會減小。簡單地說，這種器件在任一時刻的電阻是時間的函數(shù)（譯者注：原文為“the resistance of the devices at any point in time is a function of history of the device”）——或多少電荷向前或向后經(jīng)過了它。那個簡單的想法，現(xiàn)在已經(jīng)被證實，并將對計算及計算機(jī)科學(xué)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
“這將導(dǎo)致什么出現(xiàn)是任何人都還無法想像的，”Williams說，“但我們可以想像的是這個東西本身確實很酷。”
舉個例子，Williams說這些憶阻器可以用于數(shù)字式開關(guān)（digital switches）或制造新型的模擬器件（a new breed of analog devices）。
相較于過去，Williams說科學(xué)家現(xiàn)在可以考慮構(gòu)造新型的非易失性隨機(jī)存取存儲器（RAM）——或當(dāng)計算機(jī)關(guān)閉后不會忘記它們曾經(jīng)所處的能量狀態(tài)的存儲芯片。
那是今天的DRAM所面臨的大問題，他說。“當(dāng)你關(guān)閉你的PC電源，DRAM就忘記了那里曾有過什么。所以下次打開計算機(jī)電源你就必須坐在那兒等到所有需要運行計算機(jī)的東西都從硬盤裝入到DRAM?！?BR>
有了非易失性RAM，那個過程將是瞬間的并且你的PC會回到你關(guān)閉時的相同狀態(tài)。
科學(xué)家也預(yù)想制造其他類型的電路，憶阻器在其中可以用作模擬器件（analog device）。
的確，Leon自己注意到了在他自己預(yù)言的憶阻器的特性與他知道的大腦的突觸之間的相似性。他的一個建議是你可能用憶阻器做某種類型的神經(jīng)計算。HP Labs認(rèn)為那確實是個非常好的想法。
“制造一個模擬式計算機(jī)，在其中不用1和0的，而代之的是用就像明暗不同的灰色之中的幾乎所有狀態(tài)（instead use essentially all shades of gray in between），這是我們正在做的事情中的一件，”Williams說。這些計算機(jī)可以做許多種數(shù)字式計算機(jī)不很擅長的事情——比如做決策，判定一個事物比另一個大，或甚至學(xué)習(xí)。
當(dāng)前就有許多研究者試圖編寫在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器上運行的計算機(jī)代碼來模擬大腦功能，他們必須使用大量的有巨大處理能力的機(jī)器來模擬僅僅是大腦的很小的部分。
Williams和他的團(tuán)隊說他們現(xiàn)在能用一種不同的方式：“不同于寫計算機(jī)程序來模擬大腦或模擬大腦的某種功能，我們事實上依靠構(gòu)造某種基于憶阻器的仿真類大腦功能的硬件，”Williams說。
這樣的硬件可以用來改進(jìn)一些事情，比如臉部識別技術(shù)，并且使本質(zhì)上從經(jīng)驗來學(xué)習(xí)的裝置可用，他說?；旧?，這也應(yīng)該是比在數(shù)字式計算機(jī)上運行程序要快幾千到幾百萬倍。
HP Labs團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)的結(jié)果將被公布在一篇今天的《自然》雜志論文中。直到我們可以看到憶阻器真正被用于實際的商業(yè)器件中，Williams說相較于技術(shù)上的限制，限制更多來自于商業(yè)上。
最終，這個問題將與投入到設(shè)計憶阻器電路的時間和努力有關(guān)，他說?！巴顿Y到電路設(shè)計上的錢的確比建造工廠多得多。事實上，你現(xiàn)在就可以用任何工廠來做這些東西，但是也必須設(shè)計電路而且目前還沒有憶阻器的模型。關(guān)鍵是搞出必要的工具并且為憶阻器找到合適的應(yīng)用。這要多久更多的是個商業(yè)決策問題較于技術(shù)問題?！?/P>
圖片：原子力顯微鏡下的一個有17個憶阻器排列成一排的簡單電路的圖像。每個憶阻器有一個底部的導(dǎo)線與器件的一邊接觸，一個頂部的導(dǎo)線與另一邊接觸。這些器件起“記憶寄存器（memory registors）”的作用，每個器件的電阻取決于通過每個器件上的電荷數(shù)量。這幅圖中的這些導(dǎo)線是50nm寬，或總共大約150個原子寬。圖片由J. J. Yang, HP Labs許可。
