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一種以憶阻器為基礎(chǔ)的裝置可用于構(gòu)建類大腦系統(tǒng)和十進制計算機。 

基本電子元件——憶阻器好像仍能制造一些驚喜。自從研究者制造了第一個憶阻器以來，這個神秘的設(shè)備就產(chǎn)生了大量的應(yīng)用——更密集的非易失性存儲器、新的通用邏輯門、類大腦計算機等等。此外，都柏林三一學院的物理學家表示：還有十進制存儲。

與基于晶體管的、被設(shè)計為假定只有二進制狀態(tài)的存儲器不同，憶阻器可以容納更多。三一學院的研究人員制造了一個能存儲六阻態(tài)的憶阻器，他們還聲稱，將其擴展到十進制或更多也不成問題。

與閃存和動態(tài)RAM存儲一位電荷不同，憶阻器（或稱阻變式存儲器，RRAM）將內(nèi)存作為電阻。該裝置會通過改變其內(nèi)部的電阻“記住”已通過電流的電平。當電流沿另一個方向流動時，電阻就會減小。

三一學院的憶阻器有些不同。其一是，與其他的憶阻器不同，它也可以作為一個二極管：電阻電平可以僅通過在一個方向上流動的電流進行控制。二極管的效果來自一個后期的處理步驟，稱為電鑄。該裝置將一個二氧化鈦半導(dǎo)體納米線夾在兩個金屬電極之間。一旦組成憶阻器，長期暴露于10伏的電壓下會提升陰極接口附近的電荷載體的數(shù)量，形成一個二極管結(jié)。

除在一個方向上導(dǎo)電以外，這款憶阻器存儲比特的方式也不同。一個正常的憶阻器需要兩種不同的電壓來存儲兩個不同電平的電阻，三一學院的物理學家柯蒂斯?奧凱立（Curtis O’Kelly）說：“你施加5伏的電壓，得到一種電阻位；施加10伏的電壓，就得到另一種電阻位?！彼c約翰?博蘭（John Boland）和杰薩曼?費爾菲爾德（Jessamyn Fairfield）發(fā)現(xiàn)了一些新屬性，“在我們的設(shè)備上，你施加一次7.5伏的電壓，就會帶你上升一個電阻電平，當你施加另一個7.5伏的脈沖時，又會帶你上升到另一個電阻電平?！苯?jīng)過6次這樣的脈沖，研究人員發(fā)現(xiàn)，他們的設(shè)備達到了飽和狀態(tài)，電阻再也不會發(fā)生變化。奧凱立解釋說，你可以在任何電平上停止，這一電平會被存儲下來，之后再施加另一個脈沖，將會帶你上升到一個新的電平，或者你也可以通過施加一個負7.5伏的脈沖復(fù)位設(shè)備。他說，由于憶阻器是一個二極管，你可以無需電流通過而重置存儲單元，而這在“正常的”憶阻器上是無法實現(xiàn)的。

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研究人員表示，存儲效應(yīng)的機制可以通過電極接口處的納米線發(fā)生的物理變化來解釋。奧凱立說，“當你在一個觸點上施加正電壓時，就生成了一定的氧空位——從電線晶格中去除氧氣——這使得電子”更容易進入金屬。負7.5伏的脈沖將金電極上的電子注入納米線，在接口處破壞氧空位，使納米線的導(dǎo)電性變差。

電阻電平的數(shù)量是靈活的，在該裝置中可以多達10個。奧凱立說：“最終的限制是每個電平之間的分辨率?！?/p>

這種系統(tǒng)使奧凱立想象到了十進制的存儲，它可以在每個存儲單元中保留10個不同的阻態(tài)。當然，這樣的存儲在二進制運算的世界中是否有價值是值得商榷的。一方面，十進制的存儲可能會更加密集。例如，最大的無符號二進制的64位整數(shù)——18,446,744,073,709,551,615——可以以20位而不是64位表示。但十進制存儲與二進制邏輯接口可能會抵消任何進展。奧凱立表示，電子工程師們需要制造出“基礎(chǔ)設(shè)施，以應(yīng)對這種新型存儲?！?/p>

在有人根據(jù)三一學院的憶阻器重新設(shè)計計算機之前，該設(shè)備將需要獲得一些重大的進展。劍橋大學的物理學家詹姆斯?斯科特（James Scott）將該設(shè)備的低轉(zhuǎn)速比作“8世紀的手動算盤”。

位于奧爾巴尼的紐約州立大學的電氣工程師哈瑞卡?曼尼姆（Harika Manem）建議，將該設(shè)備制造得更小應(yīng)該能幫助解決這個問題。曼尼姆并不是十進制計算的信徒，但她認為，這些多態(tài)憶阻器對于她感興趣的研究——基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非常規(guī)仿生邏輯系統(tǒng)——會很有幫助。她說：“他們設(shè)備的好處是，它具有易重復(fù)且一致的可控狀態(tài)，如果他們能將其縮小，應(yīng)該會更具有實用性?！?/p>