`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Мемристоры — новая элементная база или миф?

Статья опубликована в №16-17 (728) от 18 мая

+55
голосов

Исследования в области мемристоров, ведущиеся в лабораториях Hewlett-Packard, третий год удерживаются в фокусе внимания индустрии. Одним из их результатов согласно предсказаниям оптимистично настроенных экспертов станет пересмотр закона Мура: благодаря мемристорным компьютерам полуторагодичный цикл удвоения вычислительной вооруженности человечества может сократиться до нескольких месяцев. Действительно ли изобретение мемристоров знаменует собой поворотный пункт в истории ИТ?

0 IMP 0 = 1

0 IMP 1 = 1

1 IMP 0 = 0

1 IMP 1 = 1

Мемристоры — новая элементная база или миф?
Таблица значений и схема реализации оператора импликации (результат определяется по состоянию мемристора Q после подачи импульсов VCOND и VSET)  

В начале апреля Стэнли Уильямс (Stanley Williams) из научно-исследовательского подразделения HP Labs (www.hpl.hp.com) в соавторстве с группой сотрудников опубликовал в авторитетнейшем журнале Nature вторую статью о мемристорах, вновь открытых базовых схемотехнических элементах, являющихся своеобразными сопротивлениями с функцией памяти (отсюда их название: memristor = = memory + resistor). Напомним, что статья 2008 г. (см. ko.com.ua/36224) была преимущественно посвящена описанию характеристик мемристоров от HP и перспективам, открываемым ими в среднесрочной перспективе для проектирования запоминающих устройств, превосходящих на много порядков флэш-память по удельной емкости, быстродействию и кратности записи.

Главная тема новой публикации, пожалуй, более сенсационна. Достаточно сказать, что многие ИТ-блоги и новостные сайты отреагировали на нее заголовками, объявляющими о важном прорыве в исследованиях в области ИИ, а также предвещающими отправку понятия ЦПУ на свалку технической истории. В этот раз Уильямс сотоварищи обнародовал результаты успешного испытания логического вентиля с очень простой схемой (на основе пары мемристоров и одного сопротивления), реализующего так называемый оператор материальной импликации (IMP). Подобно традиционно применяемой в схемотехнической практике паре NAND и NOR, этот оператор обладает вычислительной универсальностью: иными словами, любая логическая функция может быть представлена как суперпозиция некоторого множества операторов IMP.

Под влиянием управляющих сигналов IMP-вентили могут динамически формироваться и группироваться в пространстве решетчатой структуры микросхемы памяти, сообщая ей способность не только хранить, но и обрабатывать информацию. Бескомпромиссная реализация этой идеи может породить компьютерную архитектуру, применительно к которой вопрос о количестве ядер или процессоров утрачивает смысл: головокружительно инновационное программное обеспечение будет устанавливать соотношение между объемом оперативной памяти и вычислительной мощностью в зависимости от специфики решаемой задачи.

Такая архитектура действительно напоминает мозг, каждый нейрон которого, по современным представлениям нейрофизиологов, отчасти работает как вычислитель, а отчасти реализует функцию памяти. Является ли это сходство достаточным основанием для того, чтобы пророчить мемристорным компьютерам роль аппаратной платформы искусственного разума? Некоторые эксперты отвечают на этот вопрос утвердительно. К примеру, группа профессора Вея Лу (Wei Lu) из Мичиганского университета уже готова предъявить научному сообществу модель самообучающейся нейронной сети на основе мемристоров.

Здесь же стоит упомянуть проект SyNAPSE, развернутый агентством DARPA с целью исследования «нейроподобных» электронных устройств, перспективных для моделирования нервной и психической деятельности. Сотрудники HP, присоединившиеся к SyNAPSE в прошлом году, обещают опубликовать результаты своих исследований в ближайшие месяцы.

Мемристоры — новая элементная база или миф?
Классическая «водопроводная метафора», используемая школьными преподавателями физики для наглядного объяснения темы «электричество», сравнивает проводник с трубой, резистор – с краном, конденсатор – с резиновой грушей и т. д. Мемристор в ее рамках оказывается подобен так называемому игольчатому вентилю, снабженному приводимой в движение потоком воды крыльчаткой. В зависимости от направления течения вода либо открывает вентиль, постепенно уменьшая его «сопротивление», либо закрывает его. В какой мере игольчатые вентили, изобретенные в XIX в. и похожие на нейрон не меньше мемристора, приблизили наступление эры искусственного интеллекта? Этот риторический вопрос неплох для противопоставления чрезмерно оптимистичным реляциям маркетологов из HP.

Надо сказать, что статьи Уильямса интересны не только содержанием, но и формой: каждая из них – достойный восхищения образец применения методов вирусного маркетинга, нацеленных на охочую до новостей из мира высоких технологий массовую аудиторию. Так, первая из них возводит историю мемристоров к событиям сорокалетней давности, а именно к теории Леона Чуа (Leon Chua) из Калифорнийского университета в Беркли, объявившего базовый электросхематический набор (сопротивление, индуктивность и конденсатор, соотносящие, соответственно, ток с напряжением, ток с магнитным полем и заряд с напряжением) неполным из-за отсутствия в нем элемента, который устанавливал бы соответствие между зарядом и магнитным полем.

С подачи Уильямса широко разошлась обманчиво простая табличка, напоминающая периодическую систему размером 2×2, где мемристору отводится роль недостающего четвертого элемента. К сожалению, ее информативность близка к нулю, ибо понять, какое отношение может иметь работа мемристора к магнитному полю, может только профессиональный теоретик в области электросхемотехники.

Вторая статья апеллирует к авторитету Бертрана Рассела, уделившего большое внимание универсальности оператора импликации в фундаментальном трактате Principia Mathematica (1910 г.). Однако при этом не упоминается, что причиной повышенного интереса к импликации для философа служила ее связь с учением о силлогизмах, а отнюдь не вычислительные преимущества оператора IMP, которых он не имеет. К примеру, оператор эквивалентности p EQ q выражается через него довольно громоздкой формулой: ((p IMP q) IMP ((q IMP p) IMP 0)) IMP 0).

Как бы то ни было, дважды опубликоваться в Nature для ученого примерно то же, что для спортсмена – дважды победить на Олимпийских играх: если одну медаль можно списать на везение, то вторая – не оставляющее места сомнениям свидетельство мирового лидерства. Согласно оптимистическим прогнозам первые мемристорные компоненты будут пущены в промышленное производство лет через десять. Не за горами Нобелевская премия?

+55
голосов

Напечатать Отправить другу

Читайте также

Очень интересная и познавательная статья. Большое спасибо автору.

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT