ايتنا - خداحافظی با ترانزیستورها؛ ممریستورها جهان الکترونیک را متحول می‌کنند

در حال حاضر محققان ETH Zurich در حال همکاری با آی.بی.ام برای ساخت اولین رایانه مبتنی بر ممریستور هستند؛ رایانه‌ای شبیه به مغز با توان تصمیم‌گیری و یادگیری.

به گزارش ایتنا از فارس، در سال ۱۹۷۱ یک فیزیکدان به نام لئون چوآ از وجود مولفه چهارمی در مدارهای الکترونیک خبر داد.

این در حالی بود که در آن زمان سه مؤلفه به کار گرفته شده بودند.

او معتقد بود این مؤلفه روزی به سه مؤلفه دیگر یعنی resistor یا مقاومت، خازن و واسطه القای مغناطیسی می‌پیوندد و نام memristor‌را برای آن انتخاب کرد که ترکیبی از دو کلمه حافظه و مقاومت (capacitor و inductor ) محسوب می‌شود.

اما ۳۷ سال طول کشید تا مهندسان شرکت اچ.پی بتوانند این ایده را عملی کرده و اولین memristor را در سال ۲۰۰۸ بسازند.

بعد از گذشت چند سال محققان بسیاری به این نتیجه رسیده‌اند که این کار انقلابی در حوزه رایانه محسوب می‌شود.

با همه گیرشدن memristor عصر الکترونیک به شکل فعلی به اتمام می‌رسد و عصر جدیدی آغاز می‌شود که ionics نام دارد.

ترانزیستورها که در سال ۱۹۴۷ اختراع شدند مؤلفه اصلی تراشه‌های رایانه‌ای محسوب می‌شوند و با استفاده از جریان الکترون‌ها عمل می‌کنند.

اما memristor جریان الکترون‌ها را با یون‌ها یا همان اتم‌های شارژ شده به طور الکترونیکی همراه می‌کند.

در نتیجه در صورت قطع جریان الکترون در ترانزیستور به علت قطع برق تمام اطلاعات از دست می‌رود.

اما در memristor میزانی از شارژ باقی می‌ماند که کماکان جریان می‌یابد و لذا حتی در صورت قطع برق هم اطلاعات از دست نمی‌رود.

با این اختراع زمینه برای ساخت رایانه‌هایی به وجود می‌آید که می‌توان آنها را مانند لامپ منزل در طول روز ده‌ها بار روشن و خاموش کرد و نگران از دست رفتن اطلاعات نبود.

همچنین RAM یا حافظه این نوع رایانه‌ها دیگر در صورت خاموش کردن رایانه پاک نمی‌شود و حتی نیازی به ذخیره اطلاعات برروی هارددیسک هم نخواهد بود.

البته memristor ها در مقایسه با ترانزیستورها یک مزیت دیگر هم دارند و آن هم رهایی از محدودیت‌های کدهای دوتایی یا باینری است.

رایانه‌هایی شبیه به مغز با توان تصمیم‌گیری و یادگیری
با استفاده از memristor ها می‌توان تراشه‌های حافظه با سرعت بالا ابداع کرد که اطلاعات بیشتری ذخیره می‌کنند و انرژی کمتری مصرف می‌کنند.

از این طریق رایانه‌های عادی قدرتمندتر می‌شوند و از توان بیشتری برای پردازش اطلاعات برخوردار می‌شوند.

در حال حاضر محققان ETH Zurich در حال همکاری با آی.بی.ام برای ساخت اولین رایانه مبتنی بر ممریستور هستند.

به گفته جنیفر راپ استاد الکترومکانیک ETH Zurich ممریستورها مشابه مغز انسان عمل می‌کنند.

بر خلاف ترانزیستورها که مبتنی بر کدهای دوتایی هستند، ممریستورها چند سطحی عمل می‌نمایند.

یعنی به جای اینکه تنها صفر(خاموش) یا یک (روشن) باشند، می‌توانند صفر، یک دوم، یک چهارم، یک سوم و ... باشند.

این تحول چشم انداز قدرتمندی در مورد رایانه‌های نسل جدید در اختیار ما قرار می‌دهد.

این تحول انقلابی در روش شناسی رشته رایانه به ما امکان ساخت رایانه‌های هوشمندی را می‌دهد که بسیار شبیه سیناپس‌های مغزمان عمل می‌کنند و تنها محدود به 0 و 1 نیستند.

این رایانه‌های قدرتمند می‌توانند یاد بگیرند، تصمیم گیری کنند و در نهایت ما را یک گام به خلق هوش مصنوعی مشابه با انسان نزدیک‌تر کنند.

رهایی از محدودیت رایانه‌های سیلیکونی
ترانزیستورها مبتنی بر سیلیکون هستند، ماده‌ای سفت و محکم که از آن برای مدیریت جریان الکترون‌ها و در نتیجه اطلاعات استفاده می‌شود.

در سال ۱۹۷۵ گوردون مور یکی از بنیانگذاران شرکت اینتل قانونی مشهور را فرمول بندی کرد که بر اساس آن تعداد ترانزیستورهای یک مدار الکترونیکی تقریبا هر دو سال یکبار دوبرابر می‌شود.

ثابت شده که این فرمول بندی تا به حال دقیق بوده و این امر موجب رشد مداوم قدرت رایانه‌ها شده، اما ممکن است این روند به زودی به پایان برسد.

تعداد ترانزیستورهایی که بر روی یک تراشه قابل جاسازی است از محدودیت فیزیکی برخوردار است و در حال حاضر تقریبا به حد نهایی این محدودیت رسیده‌ایم.

لذا هیچ بعید نیست که روزی مجبور شویم از ساخت رایانه‌های مبتنی بر سیلیکون دست برداریم و به فکر روش جدیدی باشیم.

فناوری ممریستور یکی از گزینه‌های جایگزینی محسوب می‌شود، ززیرا کم مصرف است، امکان ذخیره سازی اطلاعات را افزایش می‌دهد و الگوی منطقی تازه ای برای رایانه‌ها به ارمغان می‌آورد.

ممریستورها به لایه سیلیکونی نیاز ندارند و می‌توان از مواد متفاوتی به عنوان یک لایه منتقل کننده جریان اطلاعات استفاده کرد.

با این کار نسل تازه‌ای از ریزتراشه‌ها عرضه می‌شوند که می‌توان آنها را به هر چیزی اعم از پنجره‌ها، لباس‌ها، فنجان‌ها و... گنجاند.

در انتظار اولین رایانه ممریستوری
شرکت اچ.پی یک سال بعد از ساخت اولین ممریستور چند سالی است که در حال طراحی نوع جدیدی از رایانه‌های مبتنی بر فناوری مذکور است.

انتظار می‌رود این رایانه‌های سال ۲۰۲۰ عرضه شوند. این دستگاه که The Machine نام دارد از الکترون‌ها برای پردازش، فوتون‌ها برای برقراری ارتباط و یون‌ها برای ذخیره‌سازی داده‌ها بهره می‌گیرد.

کارشناسان معتقدند از هم اکنون مسابقه‌ای برای ساخت این نوع رایانه‌ها درگرفته و به طور قطع آینده متعلق به چنین محصولاتی خواهد بود.

البته فعلا هزینه ساخت چنین رایانه‌های بالاست ولی سرمایه‌گذاری در این زمینه به علت کاهش مصرف برق و افزایش ظرفیت ذخیره‌سازی و همین طور بالا رفتن سرعت پردازش داده‌ها ارزشمند است.

حال باید منتظر ماند و دید رایانه‌های ممریستوری چه زمانی از راه می‌رسند.