Vino si tu pe pagina de Facebook pentru o stire de stiinta, explicata simplu, in fiecare zi!
Pagina de Facebook!
În fiecare zi, o nouă fotografie din universul nostru fascinant împreună cu o explicaţie scrisă de către un astronom profesionist: Astronomy Picture Of the Day
   
Fizica Povestita

I
Fizica Povestita

Un nou element de circuit electric poate revolutiona arhitectura computerelor

Autor: Presura Cristian

Daca cineva crede ca teoria circuitelor electrice este un domeniu imbatranit, avatar exclusiv al anilor ”60, se inseala. Desigur, aceia au fost anii cand numai cativa tranzistori, inconjurati de nenumarate elemente pasive, putea forma un radio portabil. Astazi, elementele active (tranzistorii de exemplu) vin cu miile, incorporate in chipuri miniaturizate, iar elementele pasive (rezistente, condensatori sau bobine) par ca joaca un rol secundar, in surdina. Caci, sa fim sinceri, ce ar putea fi spectaculos in linearitatea unei rezistente, data de legea lui Ohm, sau in simpla proportionalitate dintre tensiunea aplicata unui condensator si sarcina acumulata pe el?

Iata insa ca, recent, un grup de cercetatori americani vin sa revitalizeze teoria circuitelor electrice pasive, si sa reinvie un alt element de circuit pasiv, denumit memristor. Rezultatele acestea au fost publicate saptamana aceasta in prestigioasa revista Nature.

Dupa cum ii sugereaza numele, memristorul este o rezistenta cu memorie, si a fost introdus in anul 1971 de Leon Chua, de la Universitatea Berkely (Statele Unite) ca simpla curiozitate teoretica. Astfel, Chua a observat ca celor trei elemente pasive (rezistenta, condenstator si bobina), li se mai poate adauga una, a carei comportare nu poate fi descrisa sub nici o forma ca simpla combinatie a celor trei. Daca variatia de voltaj se poate obtine fie prin variatia de curent electric (rezistenta), fie prin prin variatia de sarcina electrica (condensatorul), variatia de flux magnetic se obtine doar din variatia de curent electric (bobina). Ca sa completeze aceasta simetrie, Chua a introdus un nou element de circuit, in care variatia de sarcina electrica produce o variatie a fluxului magnetic.

Din pacate, la o analiza sumara, se arata ca, in cazul variatiilor liniare, acest element este chiar rezistenta electrica! Cu toate acestea, in cazul variatiilor neliniare, noul element este de sine statator si, in plus, introduce elemente de memorie, de unde numele lui de memristor (de la rezistor cu memorie). Aceasta inseamna ca fluxul magnetic creat, precum si tensiunea sa electrica, depind nu numai de variatia de sarcina electrica, dar si de istoria acestor variatii. Ori, in termeni simpli, rezistenta electrica a memristorului prezina un efect de histerezis, depinzand de istoria curentilor electrici aplicati.

Aceasta curiozitate teoretica ar fi ramas ascunsa in istorie daca aceste efecte de histerezis nu ar fi iesit din ce in ce mai mult la iveala in dispozitivele ce se miniaturizeaza astazi pe scala larga. De fapt, problema este uneori atat de serioasa, incat inginerii lucreaza la metode de eliminare a ei…

Cu toate aceste, cercetatorii americani intorc problema pe dos, si scot in evidenta mecanismul raspunzator de aceste comportari de histerezis, si mai ales potentialul practic al noului memristor. Astfel, intr-o prima instanta, ei arata cum comportarea unui memristor poate fi explicata simplu prin miscarea curentului ionic in semiconductori. In mod normal, spun ei, acesti ioni au o mobilitate redusa: daca la un moment dat curentul ii duce spre un capat, le va lua ceva timp sa se deplaseze la celalalt capat odata ce curentul este inversat. Pe de alta parte, pozitia lor in semiconductor influenteaza rezistenta electrica, de unde efectul de histerezis al rezistentei. Si, pentru a-si face clar punctul de vedere, cercetatorii americani au masurat un astfel de memristor special construit, folosind o interfata de film subtire de TiO2. Rezultele masuratorii se potrivesc remarcabil de bine modelului teoretic.

Desigur, impactul cel mai mare pe care il poate avea memristorul este in arhitectura noilor computere. Intr-un mod simplist, am putea spune ca functionarea lui este asemanatoare sinapselor dintre neuronii creierului: rezistenta electrica este data de istoria curentului electric ce a strabatut-o. Ori, pe acest principiu functioneaza memoria creierului uman, care nu are elemente aditionale de memorie ca si computerul (flash, CD, si asa mai departe). Memoria noastra se bazeaza numai pe aceste sinapse, ca si pe modul in care sunt conectate. Daca am fi in stare sa incorporam astfel de memristoare in noile computere, am putea implementa poate mult mai usor o arhitectura asemanatoare creierului uman, cu consecinte inca imposibil de imaginat.

O astfel de ipoteza nu este insa o simpla poveste science-fiction. Pasul cercetatorilor americani nu este urias, insa el ajuta in primul rand la clarificarea modului in care noul element de circuit electric, memristorul, functioneaza. Ori, aceste dispozitive exista in fond deja in circuitele prezente, doar ca acum sunt privite ca ‘probleme’. Odata insa ce ele vor fi refolosite la potentialul lor intreg, vom putea asista la o noua revolutie in arhitectura de computere [www.stiinta.info].

Abonează-te la newletter:

Caută în site



Formular de contact

Advertisment ad adsense adlogger