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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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这是什么?

🎯 模拟器提示

📚 术语表

Memristor
记忆电阻器 - 一种两端电子器件,其电阻取决于流过它的电流历史。第四个基本无源电路元件。
Crossbar Array
在水平和垂直纳米线的交叉点形成密集的忆阻器网格,从而实现大规模并行计算和存储。
Ron (Low Resistance State)
忆阻器处于开启(导电)状态时的电阻,通常代表存储的“1”或强突触权重。
Roff (High Resistance State)
忆阻器处于关闭(绝缘)状态时的电阻,通常代表存储的“0”或弱突触权重。
Neuromorphic Computing
计算系统受到生物神经网络的架构和功能的启发,使用模拟、事件驱动的处理而不是基于数字时钟的计算。
Von Neumann Bottleneck
传统计算机中由单独的存储器和处理单元之间的数据传输引起的性能限制,忆阻器有助于消除这种限制。
In-Memory Computing
直接在存储数据的地方执行计算,避免了内存和处理器之间数据移动的能量和时间成本。
Resistive Switching
施加电压驱动薄膜中的离子迁移,从而改变其高态和低态之间的电阻的物理过程。
Oxygen Vacancy
金属氧化物晶格中缺失的氧原子充当移动带电缺陷,在许多忆阻器器件中形成导电丝。
Conductive Filament
当氧空位积累时,在器件上形成还原金属氧化物的纳米级桥,从而形成低电阻导通状态。
Pinched Hysteresis
忆阻器的 8 字形 I-V 特性曲线,表明电阻取决于所施加电压的历史。
Synaptic Weight
两个神经元之间的连接强度,在神经形态硬件中由忆阻器的电导(1/电阻)表示。
STDP (Spike-Timing-Dependent Plasticity)
一种生物学习规则,其中突触强度根据突触前和突触后尖峰的相对时间而变化,自然由一些忆阻器实现。
VMM (Vector-Matrix Multiplication)
神经网络的核心数学运算,由忆阻器交叉阵列使用欧姆定律一步执行。
Sneak Current
不需要的电流流过交叉开关阵列中未选择的忆阻器,导致大型阵列中的读/写错误。
TiO2 Memristor
第一个经过实验验证的忆阻器,由 HP 实验室于 2008 年使用二氧化钛薄膜制造。

🏆 关键人物

Leon Chua (1971)

加州大学伯克利分校教授,于 1971 年从理论上预测了忆阻器作为第四种基本无源电路元件的存在,通过对称性论证将电荷和磁通量联系起来

R. Stanley Williams (2008)

领导惠普实验室团队于 2008 年使用二氧化钛薄膜构建了第一个物理忆阻器,证实了 Chua 37 年前的预测并开创了电子学的新领域

Dmitri Strukov (2008-present)

惠普实验室研究员和加州大学圣巴巴拉分校教授共同开发了 TiO2 忆阻器的物理模型,并开创了用于神经形态计算的忆阻交叉架构

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

斯坦福大学教授,加深了对电阻开关机制的理解,并开发了具有高计算密度的实用基于忆阻器的神经网络加速器

Wei Lu (2010-present)

密歇根大学教授证明忆阻器可以自然地实现突触可塑性规则(STDP)并构建了一些第一个基于忆阻器的联想记忆系统

Giacomo Indiveri (2011-present)

苏黎世联邦理工学院教授,​​混合信号神经拟态电路的先驱,并开发了用于实时感觉处理的忆阻器集成神经拟态处理器

🎓 学习资源

💬 给学习者的话

{'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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