برق - الکترونیک

در مقاله ای که در ژورنال نیچر منتشر شد، چهار پژوهشگر مربوط به بخش اطلاعات آزمایشگاه های شرکت HP و آزمایشگاه سیستم های کوانتومی، به سرپرستی استنلی ویلیامز، یک مدل ریاضی و مثال فیزیکی از «ممریستور» را معرفی کردند. ویژگی منحصر به فرد این عنصر جدید، که نام آن ترکیبی از «مموری رزیستور» به معنی «مقاومت حافظه» می باشد، این است که پیشینه ی اطلاعات از قبل دریافت شده را در خود نگه می دارد.

لیون چوآ، عضو برجسته ی دانشکده ی مهندسی برق و علوم کامپیوتر دانشگاه کالیفرنیا در برکلی، 37 سال پیش نظریه ی خود را در این مورد مطرح کرده بود و عنصرش را نام گذاری کرده بود که همان زمان در یک مقاله ی دانشگاهی منتشر شد. چوآ عنوان کرد که ممریستور، بعد از خازن، مقاومت و سلف، چهارمین عنصر بنیادی مدارهای الکترونیکی به شمار می رود. وی همچنین معتقد بود که ممریستور ویژگی هایی دارد که ترکیب هر کدام از سه عنصر دیگر نمی تواند آن ها را داشته باشد.

ویلیامز به همراه گروهش، با تکیه بر تحقیقات ابتکارانه شان در نانوالکترونیک، جزو اولین افرادی هستند که وجود ممریستور را اثبات می کنند.

ویلیامز گفت: "یافتن چیزی جدید و پایه ای در یک زمینه ی به تکامل رسیده از مهندسی برق، آن هم در عصر حاضر، یک شگفتی بزرگ است که می تواند نتایج مهمی برای آینده ی علم کامپیوتر در پی داشته باشد. آزمایشگاه های شرکت HP با فراهم کردن یک مدل ریاضی برای ساختار فیزیکی ممریستور، این امکان را برای مهندسین به وجود آورده اند که بتوانند مدارهای مجتمعی را توسعه دهند که باعث بهبود کارایی و بازده انرژی کامپیوترهای شخصی و مراکز داده ها شوند."

یکی از کاربردهای این پژوهش می تواند توسعه ی نوع جدیدی از حافظه ی کامپیوتری باشد که ابتدا به صورت مکمل و سپس به عنوان جایگزینی برای حافظه ی با دستیابی تصادفی دینامیکی (DRAM) امروزی به کار رود. کامپیوترهایی که از DRAM های معمولی استفاده می کنند این کمبود را دارند که نمی توانند اطلاعات را در صورت قطعی برق نگه دارند. حال با جاری شدن جریان برق در این نوع کامپیوتر، نیاز به اجرای مرحله ی کند بوت شدن می باشد تا داده ها را از دیسک مغناطیسی ای که برای راه اندازی سیستم لازم است، بازیابی کند.

در مقابل، کامپیوتری که بر اساس حافظه ی ممریستور کار می کند، می تواند در صورت قطعی برق، اطلاعات را حفظ کند و نیازی هم به بوت شدن ندارد. در نتیجه هم در مصرف برق و هم در زمان صرفه جویی می شود.

کاربرد متداول مذکور نقش مهمی را به عنوان «محاسبات انبوه» بازی می کند. محاسبات انبوه، زیر ساختی از فن آوری اطلاعات را که متشکل از صدها هزار سرور و سیستم های ذخیره هستند، می طلبد. حافظه و سیستم های ذخیره ای که امروزه به عنوان زیرساخت های محاسبات انبوه از آن ها استفاده می شود، توان قابل ملاحظه ای برای ذخیره، بازیابی و حفظ اطلاعات میلیون ها کابر وب در سرتاسر جهان نیاز دارد.

حافظه هایی که بر اساس ممریستور کار می کنند این توانایی را دارند که مصرف برق را کاهش دهند و در صورت بروز قطعی برق، قابلیت اطمینان بالا و همچنین حالت برگشت پذیری را برای یک مرکز داده فراهم کنند.

از دیگر کاربردهای فن آوری ممریستور می توان به توسعه ی سیستم های کامپیوتری اشاره کرد که نحوه ی ارتباطشان با حوادث و وقایع، شبیه الگوهای مغز انسان است. نتیجه ی این کاربرد می تواند منجر به پیشرفت فن آوری تشخیص چهره ی امروزی شود. همچنین می تواند به دستگاه های امنیتی و محرمانه که مجموعه ای از ویژگی های بیومتریک یک فرد خاص را تشخیص می دهد، این توانایی را بدهد که به اطلاعات شخصی دست پیدا کنند و یا یک وسیله را قادر سازد که یاد گیریش بر اساس تجربه باشد.

ویلیامز مدیر بخش اطلاعات آزمایشگاه های شرکت HP و آزمایشگاه سیستم های کوانتومی می باشد. وظیفه ی این آزمایشگاه ها، تبدیل پیشرفت های بنیادی در زمینه های ریاضیات و علوم طبیعی (شامل فیزیک، شیمی، نجوم و ...) به فن آوری هایی که برای شرکت HP مفید هستند، می باشد. طی 12 سال گذشته، ویلیامز و گروهش پژوهش های علمی اولیه خود را در زمینه ی اطلاعات و محاسبات انجام داه اند به طوری که منجر به یک سری پیشرفت های اساسی در نانوالکترونیک و نانوفوتونیک شده است.