【ＩＴ】HP研、第4の回路素子『memristor』を初めて実際に作成

17基のmemristorが一列に並んだ単純な電子回路の原子間力顕微鏡画像。
それぞれのmemristorは幅50nm(原子150個分)のワイアーで接続されている。

HP研究所の研究チームが、重要な新しい電子部品の、初めての実際に稼働する
試作品を作った。この部品が実用化されれば、瞬時に起動する「インスタント・オン」PCや、
人間の脳のように情報を処理するアナログ・コンピューターの開発につながる可能性がある。

新しい部品は、『memristor』(memory resistor、記憶抵抗)と呼ばれている。
memristorはこれまで、[カリフォルニア大学バークレー校の]Leon Chua氏が書いた
一連の数学方程式の中で理論的に説明されただけのものだった。

Chua氏は1971年当時、非線形回路の研究を行なう工学部の学生だった。Chua氏は、
memristorが存在するはずだと考え、実際に、その特性や働きの概要を正確に説明すらしていた。
残念ながら、Chua氏も、工学界の他の研究者も、Chua氏の数式と一致する物理的現象を
見つけだすことができなかった。

それから37年後、HP研究所の研究チームがついに、実際に機能するmemristorを開発し、
コンデンサー、抵抗器、インダクター(誘導子)という有名な3つの構成要素から成る電子回路に、
4番目の構成要素を加えた。

研究チームは今回の発見によって、瞬時に起動するPCや、もっとエネルギー効率が高い
コンピューター、人間の脳と同じように情報を処理して関連付ける新しいアナログ・コンピューターへの
道が開けると確信している。

memristorを製作したHP研究所の、情報・量子系研究チームに属する4人の研究者の1人、
R. Stanley Williams氏によると、memristorの最も興味深い特徴は、内部を流れる電荷の量を
記憶することだという。

ソース：http://wiredvision.jp/news/200805/2008050123.html
画像：http://wiredvision.jp/news/200805/2008050123-1.jpg
Wired Vision 2008年5月1日

依頼スレ#480より立てました
（>>2に続く）

（>>1続き）
Chua氏のもともとのアイディアは、memristorの抵抗は、内部を流れる電荷の量に依存する
というものだった。つまり、一方向に電荷を流すことで、抵抗が増す。反対方向に電荷を流せば、
抵抗は減る。簡単に言えば、任意の時点のmemristorの抵抗は、機器のそれまでの状態
――どれだけの電荷がどの方向に流れたか――の関数だというのだ。

単純な発想だが、今回これが証明されたので、コンピューティングとコンピューター科学に
計り知れない影響を与えるだろう。

「今回の発見がどのような形で生かされるかについては、われわれの誰にもまだ想像できない
ことがある。だが、われわれに想像できることはかなりすばらしいものだ」とWilliams氏は語る。

Williams氏の話では、memristorは、たとえばデジタル式スイッチとして利用したり、新しいタイプの
アナログ機器を開発するのに利用したりできるという。

デジタル式スイッチについては、科学者らは、コンピューターの電源を切った時点での出力状態を
記憶する、新しいタイプの不揮発性ランダム・アクセス・メモリ(RAM)やメモリチップの開発を
検討できるとしていえる。

電源が入っている間しかデータを記憶できない点が、現在のダイナミックRAMの大きな問題点だ、
とWilliams氏は指摘する。「PCの電源を切ると、DRAMが記憶したデータは消える。だから、次に
電源を入れたときに、コンピューターを起動するのに必要なすべてのデータがハードディスクから
DRAMにロードされるのを座って待っていなければならない」

不揮発性RAMなら、こうした処理が瞬時に行なわれ、PCは電源が入っていたときと同じ状態になる。

研究チームは、memristorをアナログ機器として利用する回路の開発も計画している。
Chua氏本人も、自身が予想するmemristorの特性と、脳のシナプスに関して知られている特徴の
間には類似性があると指摘していた。Chua氏は、memristorを利用すれば、おそらくある種の
ニューロン・コンピューティングを実現できると提案している。


※記事は「その２」に続きますが長文の為割愛します
続きはソースでご覧下さい
ソース続き：
http://wiredvision.jp/blog/fromwiredblogs/200805/20080501114918.html

コアメモリとかパラメトロンとかに似た感じ？

素子おおおおおおおおおおおおおおお！！

>「今回の発見がどのような形で生かされるかについては、
>　われわれの誰にもまだ想像できないことがある。
>　だが、われわれに想像できることはかなりすばらしいものだ」

？？？？？？？？

よく分からんが・・・・とにかく凄いんだぞｗ

よく分からんから、「ゼロの使い魔」で説明してくれ。

くそう4にさきこされた

電子素粒子を物理的に記憶できるって事だろうけど。。。何のメリットが？？

>>7
前回読んだ（見た）時のニヤニヤが次回に持ち越される

やろうと思ったら既にやられていた >>4

仕事はやいな
http://en.wikipedia.org/wiki/Memristor

今はビットで処理してるデジタルの世界を
たった1個の電子があるかないかだけで処理できるということだろ
だからエネルギー効率が高いってことだとおもうんんだが
たぶん違うな

３７年前にChuaさんが予測してからも、実際電子回路に異常なヒステリシス
が出ることは分かってたが、今ナノスケールで素子が作れるようになって
やっと確認できたということらしい。
これでお手軽ニューロコンピュータができるかというと、　回路設計が
大変なのよ　てことらしいが、可能性は十分あると彼らは見ている。

忘れねばこそ思い出さず候

>4，>8，>11
「そしお」って誰？

酸化チタンの薄膜を電極ではさんで，正弦波の電圧を加えると
ヒステリシスを示して，それは酸素の穴が動いたこと＝電荷量qが変化したためで，
これは抵抗が電荷量に依存するmemristorとして理解できる，ってところかね

>人間の脳のように情報を処理するアナログ・コンピューターの開発に
人間の脳はアナログコンピュータではない。ニューラル＋【ネットワーク】
ネットワークであってコンピュータではないことは

ニューロコンピュータという言葉を学者が誰も使わなくなった事実。

そもそも脳のほうがコンピュータより処理能力が高いと思っている
エセ記者が多すぎる。脳はネットワーク型のような情報を因果付けする
情報処理であって、脳型に計算させても8ビットＣＰＵに劣る。
んな事実も知らないorz君は（ｒｙ

wikipediaで脳の頁みたら不覚にもグロ

>>16
攻殻機動隊みれ

>>21
お前みたいなのを「むいき」って言うんだ。

観なきゃ良さ・面白さなんて分からないだろが

まあなんだ、もう少し行間を読む訓練をした方が良い。

Wiredが書くととたんにネタ臭くなるな

>>22
IMEで変換できんかった
こですか？
無米卆

要するに、緊急事態の発生で電源を切ったとしても、
電源を入れられると、今まで見ていた画像が現れて、
たちどころにばれてしまうということだな。

てことは必要なときだけ通電すればおｋになって超省エネ

なんか、微妙にウソ科学くさいなあ。
どんなに美辞麗句を並べても、フォンノイマン型モデルから抜け出せるとは
思えないんだけど。

この記事読むとメモリーの状態を維持するのは難しいというのが判るんだけど
Flashメモリーはどうやってメモリーの状態を維持できるの？

ホイコーローギョーザ

>>30
絶縁体に囲まれた導体に高電圧を書けて無理矢理電荷を注入している。
まあ電荷の注入方法は全然違うが下敷きに静電気を溜めるようなものだ。
その「微小な下敷き」をトランジスタに近くに配置すると電荷(静電気)の
たまり具合によってトランジスタが On だったり Off だったりする。
絶縁体に囲まれているから導体からはあまり電荷が漏れてこない。だから
電源を切っても情報が消えない。

>>27
ただ・・・、この素子は多分利用価値が高いんだろうけれど、電源を切っても
状態を維持する CPU はロームが CPU 内の全ての記憶素子に FRAM を使った
やつをCEATEC で展示してたんだよなあ。
http://www.eetimes.jp/contents/200710/26185_1_20071003224601.cfm
MRAM じゃないからわりと短時間で壊れると思うけど。

>>9
現在のキャパシタ方式のRAMは、微細化すると容量が減りまくって難しいけど、
memristorは微細化しても顕著(多分、RLCが減るため相対的にってことかと)な変化が起きるから、
情報保存素子として最適

ってことだと思う…英語版のwikipediaをナナメ読みしたかんじだと

そういや最新ＣＰＵが最近３Ｇｈｚから上に行ってないな。

なんて詠むの？メムリスター？

>>32-34
科学ニュース板にしてはラベルが高杉

勤務時間が終わればちゃんとした人がレスすることもあろう

そんなまさか

>>29
アナログコンピュータを知らない世代？

>>40
サージ電流で操作盤から火を噴くんですね。わかります。

>>1
【追儺】胡錦濤の日本接近阻止祈願スレ２【退去】
http://hobby11.2ch.net/test/read.cgi/occult/1209634194/

皆さんの尊き祈願を一日一つでも二つでも書いてください。塵も積もれば山となります。
この国を護りましょう。どうか一度だけでも良いので貴方の国を護りたい思いをこのスレに
打ち込んでください。５月５日までに20スレ完成で願いは実現します。世界中の人達が
中国の横暴に対して怒りに燃えているので我々日本人は先駆けてその怨念の通る道筋を
神仏に祈願するだけで良いのです。神風は吹きます。雷も落ちます。天変地異、災い
何でもありで天にお任せしながら祈りを捧げてマコトを形にしましょう。

尊き１票を！尊き１レス祈願をお願いします。

中国はチベットと同様な侵略を政治的威圧で行って来ています。今、阻止しないと
日本の数年後は悲惨です。真剣に気が付いてください。この日本の危機を！

ちゃんとした人じゃないけど勝手に妄想。

英wiki見るとM = dφ / dqとあるから、従来のLCRと違って磁束の変化で
電荷を蓄積・放出するコンデンサのようなものでないかな。

従来のDRAMは普通のコンデンサ1/C = dV / dqで出来てるので、
電圧で電荷を蓄積するから、放っておくと電圧を加える機構から
蓄えた電荷が逃げていってしまう。だからリフレッシュが必要となる。
momristorは磁束で電荷を蓄積するから、電荷を蓄積する部分を電気的に浮かせることが
できれば、磁束を変化させなければ電荷は逃げない。
つまりリフレッシュ不要。

>>29
ノイマン・非ノイマンとはあまり関係ないんでないかな。
振る舞いがニューロンに似てるからニューロコンピュータに応用できる、ってのは
当面先の話かと。
まずは次世代不揮発性メモリの素子として売り込んでいくのかと。
そっちのほうが￥になるし。

>>33
FeRAMやMRAM、PRAMなんかに対抗できるかどうかがキーポイントだね。
素子サイズと消費電力、書き換え速度はかなり小さそうだから、あとは
寿命と製造コストかな。

nmスケールでI/Oも作り易くて且つアナログ値を直接演算出来るプロセッサを構築出来るかもってのが画期的なんじゃねーの？

>>17
磁束がどう関係しているのかわからんのよ

強磁性体を芯として、それに導体を接触あるいはもっと確実にするには
コイル状に巻き付けてやると、電流を流して磁化飽和させると、
次回に同じ向きに電流を流すときと逆向きに電流を流すときでは、
流れ方が異なる。
　そういうことは、昔からある、コアメモリーも同様の原理に基づく。

さすが、あいかわらず研究所はすげぇな、DEC(デジタルイクイップメント)。

>>46
今回の素子は磁性体のヒステリシスを利用してるわけじゃないから磁束は関係ないんじゃないの？

>>12には「線形なmemristorは意味がない」って書いてあるから、
非線形な場合の応用なんだろうけど、
非線形って言われてもいろいろあるからすぐには分からんよorz

>>48
でもメモリスタの定義には磁束がでてくるわけだし

ヒステリシス特性を持った入力部が素子を１こ追加するだけで実現できるんだからすばらしいじゃないか

>>48
>>12のWikiを見れば分かるけど、抵抗、コイル、コンデンサ、と対になるような定義になっている。
>>1の最初辺りにこの３つと並べて書いてあるのはそのため。
コイルは電流によって発生した磁気によって機能するけれど、

電流の変化->[磁気の変化]->逆起電力の発生

となるわけで、実際の回路設計の時には磁気を考えなくてもいい
(電流変化と逆起電力の係数を考えればいいだけだから)。
memristorも同じで、実際に使う段階では磁気的性質は考える必要がないとおも。

>>12を読んだところではヒステリシス特性は関係ないようだが、
「線形関係だとただの抵抗と同じになってしまうから意味無し」とあるんで、
その意味では抵抗・コイル・コンデンサと同列には扱えない。
その辺がよく分からない。
仮にコンデンサとパラレルに考えてDRAMのような充電記憶をするとしても、
「漏れ抵抗」に対応する「漏れインダクタンス」がないのかどうか、わしゃ知らん。

コンデンサの片方の電極をドーナツ型にして一次コイルにするだろ
で、相互誘導コイルを用意して、こっちに電流を流すと、コンデンサのほうに電荷に応じた誘導起電力が起きて
二次コイルのほうの抵抗値は増減するんじゃね？

＞「線形関係だとただの抵抗と同じになってしまうから意味無し」とあるんで、
＞その意味では抵抗・コイル・コンデンサと同列には扱えない。

意味無し、ではなくて、磁束を印加しなかったらmemristorはただの抵抗と同じに見えるよ、
という意味じゃない？
磁束を印加すると、その向き・強さによって抵抗値が変化する。
46が言っているように
＞電流を流して磁化飽和させると、
＞次回に同じ向きに電流を流すときと逆向きに電流を流すときでは、
＞流れ方が異なる。
という振る舞いをする素子なんでないかな。

ただ磁束→磁性体の磁化、ではなく磁束→電荷である点が従来の
＞強磁性体を芯として、それに導体を接触あるいはもっと確実にするには
＞コイル状に巻き付けてやると、
とは異なる。
磁性体の磁化とは無関係だから「漏れインダクタンス」は発生しないし
充電スピードも磁化方式と比べて速い（たぶん）はず。

物理学者がいくらがんばって現象を発見しても工学者がへぼいと意味ないな

>>55
おいおい、もうちょっと時間くれよ

生きてるうちに作られただけマシかと
論理の提唱から観測まで1世紀以上とか時々あるし

任意の回路を内部に作れて、その抵抗値を任意に変えられるなら
面白いかも。（FPGA+memristor?）
例えばこれで連立方程式をアナログ的に解くことができれば、大まかな
結果が出ればよいシミュレーションで威力を発揮するかも。

インダクタと何が違うのかがわからん。
電荷と電流は似たようなもんだべ？

>>59
電流だと流しつづけないといけなくてメモリーにはならないべ

>>60
なるほどな。すごくよくわかった。

電流を一度流してから流すのをやめると素子の抵抗とその方向が決まって
流すのをやめた状態から再び同じ方向に流すと抵抗が高くて
違う方向に流すと抵抗が低い
違う方向に流すと抵抗とその方向が再設定されるだろうから
情報を保持する素子と情報を取り出したあと再設定する素子の二つあれば
不揮発のメモリができるんかな

超電導コイルでいいじゃん

ｵﾚはRLC派
LCR派は許さない

パラメトロンにしろゴトーペアにしろ、二極しかない素子は失敗する運命
と高橋研出身者の談

LもCもRも二極しかない素子だよな・・・
というか、最近聞かない磁束量子パラメトロンはどうなったのだろう

ベースエミッタ間を江崎ダイオードにしたトランジスタを作らないのは
なぜだろうか？　あるいはFETでもいいけど。
江崎ダイオードも２極素子だから、入出力が分離しにくくて使えない、
使いにくいということだったけど、なぜ３極化できないのだろうか？

つまり不揮発性ＲＡＭを発明したって事？

電流が流れる向きが可変のダイオードみたいなものか？

>>68
今のところはPRAM、MRAMあたりの対抗馬になるかもしれない程度だな
アナログコンピューティングへの応用が可能なら夢が広がりんぐ

>>5
どう考えても今のところ確実に言えるのはインスタントオンだけw

とりあえずこの素子の非破壊読み出しの方法を誰か考えてくれ

ん？

別に今のDRAMでも読み出しでデータが破壊されるけど、書き込み直しで普通に使ってる訳だが。

しかもDRAMだと放置プレイでもデータが消失するから、定期的にリフレッシュ迄してるし。

考えてくれ　→　別にいーじゃん馬鹿か？お前

>>19
おまえのコンピュータの定義って狭いのな

お舞えら、ここは２ｃｈだぞ。
場所をわきまえてマジな議論は控えろよｗｗｗ

何でよ

本来のmemristorは、鉄を磁石でこするとだんだん磁化されてくってイメージかな？

とはいえ、鉄の場合は磁区単位ではヒシテリシスあるから電源切っても記憶保持できるわけ
だけど、それじゃあただのコアメモリー。

ヒシテリシスのない磁化だと磁束が漏れたり熱の影響で時間とともに急速に消えちゃうから、
漏洩の非常に大きなコンデンサの双対として確かに第四の回路素子ではあるけど、って、そ
れ、ただのコイルじゃねーか。


HPのは、wiki見ると、エレクトロマイグレーションで酸素イオン移動させてるようで、磁束使っ
てないから、memristorというより、みかけの電気的特性がmemristorと同じってことだね。

同じ原理で、アルミの配線の抵抗を変化させてメモリーにすることもできる。

それで実用になるなら別にいいけど、気になるのは耐久性で、数回書き換えたら他の原子の
エレクトロマイグレーションで壊れたりするかもね。

今後の実用化研究に一応は期待ってとこかな。

酸化チタンの薄膜はガスセンサーで実績があるから耐久性は確保できそうな気がする