Помните лабиринты, которые вы решали в детстве с карандашом или мелком в руке? Как оказывается это не только детские игрушки, лабиринты очень походят на математические модели и задачи, решение которых методом проб и ошибок занимает достаточно длительное время. Используя мемристоры, резисторы с памятью, группа исследователей создала своеобразный процессор, который может решить задачу поиска пути в лабиринте любой сложности, используя метод параллельных вычислений.

Мемристоры - четвертый функциональный вид пассивных компонентов радиоэлектроники наряду с конденсаторами, индуктивностями и резисторами. Больше всего они напоминают резисторы, которые запоминают значение своего сопротивления в зависимости от пропущенного сквозь них тока. Мемристоры были разработаны более четырех десятилетий назад, но только в последние годы, благодаря развитию современных технологий, начинается их практическое применение, над которым работают ученые компании Hewlett Packard. Как ожидается, за счет использования мемристоров в области электроники и вычислительной техники в скором будущем произойдут некоторые прорывы.

Вернемся назад к лабиринтам. Лабиринты могут иметь различные уровни сложности и несколько путей их прохождения. Обычный процессор решает задачу прохождения лабиринта таким же путем, как и человек, начиная из отправной точки и двигаясь по доступным путям, возвращаясь назад в случае попадания в тупик. В зависимости от сложности лабиринта, решение задачи его прохождения может занять весьма большое время.

Для демонстрации возможностей мемристоров Юрий Першин и Массимилиано Ди Вентре из университета Южной Каролины изготовили своего рода универсальный лабиринт из сетки мемристоров, на котором можно построить (запрограммировать) лабиринт любой сложности. Остается только подать напряжение в точке начала лабиринта, как электрический ток, проходящий через мемристоры, тут же появится на выходе, отметив мемристоры, находящиеся на пути верного решения, измененным значением сопротивления.

Внешне этот метод не кажется чем-то инновационным, но немного углубившись в проблему можно понять, что в данном случае и в отличие от обычных микропроцессоров задача решения лабиринта выполняется одновременно всеми мемристорами, включенными в схему лабиринта, т.е. реализуется технология параллельных вычислений. При этом мемристоры, благодаря наличию памяти, запомнят решение, которое можно будет использовать в дальнейшем для других целей.

Если созданную технологию использовать только для решения лабиринтов, согласитесь, ей грош цена. Но, если применить такую вычислительную мощь в областях робототехники, теории графов, оптимизации коммуникационных сетей и решении компьютерных математических моделей, то эта технология позволит производить вычисления намного быстрее и эффективней, чем самые сложные и мощные вычислительные системы, использующие последовательные вычисления.

Першин и Ди Вентре рассматривают созданную ими технологию как первое приближение вычислительных систем к принципам работы головного мозга, который работает так же, используя параллельную обработку сигналов нейронов. Вероятно, что на основе мемристоров удастся создать новые микропроцессоры, которые будут иметь совершенно иную архитектуру и принципы работы, чем существующие процессоры.

Источник