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memristor-circuit

Design memristor crossbar arrays for neuromorphic computing! Learn how memory resistors enable brain-like computers that merge memory and processing, just like biological neurons. Build circuits in 3 minutes.

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Was ist das?

🎯 Simulator-Tipps

📚 Glossar

Memristor
Speicherwiderstand – ein elektronisches Gerät mit zwei Anschlüssen, dessen Widerstand von der Geschichte des Stromflusses durch es abhängt. Das vierte grundlegende passive Schaltungselement.
Crossbar Array
An den Kreuzungspunkten horizontaler und vertikaler Nanodrähte bildete sich ein dichtes Memristorgitter, das massiv parallele Berechnungen und Speicherung ermöglichte.
Ron (Low Resistance State)
Der Widerstand eines Memristors im eingeschalteten (leitenden) Zustand, der typischerweise eine gespeicherte „1“ oder ein starkes synaptisches Gewicht darstellt.
Roff (High Resistance State)
Der Widerstand eines Memristors im ausgeschalteten (isolierenden) Zustand, der typischerweise eine gespeicherte „0“ oder ein schwaches synaptisches Gewicht darstellt.
Neuromorphic Computing
Computersysteme, die von der Architektur und Funktion biologischer neuronaler Netze inspiriert sind und analoge, ereignisgesteuerte Verarbeitung anstelle digitaler, uhrbasierter Berechnungen verwenden.
Von Neumann Bottleneck
Die Leistungsbeschränkung herkömmlicher Computer, die durch die Datenübertragung zwischen separaten Speicher- und Verarbeitungseinheiten verursacht wird, wird durch Memristoren beseitigt.
In-Memory Computing
Durchführen von Berechnungen direkt dort, wo die Daten gespeichert sind, wodurch die Energie- und Zeitkosten für die Datenbewegung zwischen Speicher und Prozessor vermieden werden.
Resistive Switching
Der physikalische Prozess, bei dem eine angelegte Spannung die Ionenwanderung in einem dünnen Film antreibt und seinen Widerstand zwischen hohen und niedrigen Zuständen ändert.
Oxygen Vacancy
Ein fehlendes Sauerstoffatom in einem Metalloxidgitter, das als beweglicher geladener Defekt fungiert und die leitenden Filamente in vielen Memristorgeräten bildet.
Conductive Filament
Eine nanoskalige Brücke aus reduziertem Metalloxid, die sich über das Gerät bildet, wenn sich Sauerstofffehlstellen ansammeln, wodurch der EIN-Zustand mit niedrigem Widerstand entsteht.
Pinched Hysteresis
Die charakteristische I-V-Kurve in Form einer Acht eines Memristors zeigt, dass der Widerstand von der Geschichte der angelegten Spannung abhängt.
Synaptic Weight
Die Stärke der Verbindung zwischen zwei Neuronen, die in neuromorpher Hardware durch den Leitwert (1/Widerstand) eines Memristors dargestellt wird.
STDP (Spike-Timing-Dependent Plasticity)
Eine biologische Lernregel, bei der sich die Synapsenstärke basierend auf dem relativen Timing prä- und postsynaptischer Spitzen ändert, die von einigen Memristoren auf natürliche Weise umgesetzt wird.
VMM (Vector-Matrix Multiplication)
Die grundlegende mathematische Operation neuronaler Netze, die in einem einzigen Schritt von einem Memristor-Crossbar-Array unter Verwendung des Ohmschen Gesetzes ausgeführt wird.
Sneak Current
Unerwünschter Strom, der durch nicht ausgewählte Memristoren in einem Crossbar-Array fließt, was zu Lese-/Schreibfehlern in großen Arrays führt.
TiO2 Memristor
Der erste experimentell demonstrierte Memristor, der 2008 von HP Labs unter Verwendung eines dünnen Titandioxidfilms gebaut wurde.

🏆 Schlüsselpersonen

Leon Chua (1971)

UC Berkeley-Professor, der 1971 theoretisch die Existenz des Memristors als viertes grundlegendes passives Schaltkreiselement vorhersagte, das Ladung und magnetischen Fluss durch Symmetrieargumente verknüpfte

R. Stanley Williams (2008)

Er leitete das HP Labs-Team, das 2008 den ersten physikalischen Memristor unter Verwendung einer Titandioxid-Dünnschicht baute, was Chuas 37 Jahre alte Vorhersage bestätigte und ein neues Gebiet der Elektronik eröffnete

Dmitri Strukov (2008-present)

HP Labs-Forscher und UC Santa Barbara-Professor, der das physikalische Modell für den TiO2-Memristor mitentwickelte und Pionier bei memristiven Crossbar-Architekturen für neuromorphes Computing war

H.-S. Philip Wong (2010s-present)

Stanford-Professor, der das Verständnis von Widerstandsschaltmechanismen vertiefte und praktische Beschleuniger für neuronale Netzwerke auf Memristorbasis mit hoher Rechendichte entwickelte

Wei Lu (2010-present)

Professor an der University of Michigan, der demonstrierte, dass Memristoren auf natürliche Weise synaptische Plastizitätsregeln (STDP) implementieren können, und einige der ersten assoziativen Speichersysteme auf Memristorbasis baute

Giacomo Indiveri (2011-present)

ETH-Professor, der Pionier von neuromorphen Mixed-Signal-Schaltkreisen war und Memristor-integrierte neuromorphe Prozessoren für die sensorische Verarbeitung in Echtzeit entwickelte

🎓 Lernressourcen

💬 Nachricht an Lernende

{'encouragement': 'You are learning about a device that was predicted by pure mathematical reasoning 37 years before it was built. The memristor shows that theoretical insight and careful engineering can change the world. The chip designers who will build the first brain-equivalent computer are learning right now.', 'reminder': 'The transistor was invented in 1947 and seemed like a curiosity. Today, there are more transistors on Earth than grains of sand. The memristor, discovered in 2008, could be at the beginning of a similar revolution - computing that works like the human brain.', 'action': 'Start designing! Build crossbar arrays, write and read memristor states, explore I-V characteristics, and perform vector-matrix multiplication. Every neuromorphic chip designer started by understanding these fundamentals.', 'dream': 'Perhaps an electronics student in Dhaka will design the memristor crossbar that makes AI accessible on a $1 chip. Perhaps a young engineer in Mogadishu will create brain-like processors that run on solar power. The neuromorphic future belongs to creative minds everywhere.', 'wiaVision': 'WIA Book believes that the knowledge to design brain-like computers belongs to everyone. From Seoul to Lagos, from Zurich to Dhaka - this is your gateway to the neuromorphic computing revolution. Free forever, in the spirit of Hongik-ingan.'}

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