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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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這是什麼?

🎯 模擬器提示

📚 術語表

Memristor
記憶電阻 - 一種兩端電子裝置,其電阻取決於流過它的電流歷史。第四個基本被動電路元件。
Crossbar Array
在水平和垂直奈米線的交叉點形成密集的憶阻器網格,從而實現大規模並行計算和儲存。
Ron (Low Resistance State)
憶阻器處於開啟(導電)狀態時的電阻,通常代表儲存的「1」或強突觸權重。
Roff (High Resistance State)
憶阻器處於關閉(絕緣)狀態時的電阻,通常代表儲存的「0」或弱突觸權重。
Neuromorphic Computing
計算系統受到生物神經網路的架構和功能的啟發,使用類比、事件驅動的處理而不是基於數位時脈的計算。
Von Neumann Bottleneck
傳統電腦中由單獨的記憶體和處理單元之間的資料傳輸引起的效能限制,憶阻器有助於消除這種限制。
In-Memory Computing
直接在儲存資料的地方執行運算,避免了記憶體和處理器之間資料移動的能量和時間成本。
Resistive Switching
施加電壓驅動薄膜中的離子遷移,從而改變其高態和低態之間的電阻的物理過程。
Oxygen Vacancy
金屬氧化物晶格中缺少的氧原子充當移動帶電缺陷,在許多憶阻裝置中形成導電絲。
Conductive Filament
當氧空位累積時,在裝置上形成還原金屬氧化物的奈米級橋,從而形成低電阻導通狀態。
Pinched Hysteresis
憶阻器的 8 字形 I-V 特性曲線,顯示電阻取決於施加電壓的歷史。
Synaptic Weight
兩個神經元之間的連接強度,在神經形態硬體中由憶阻器的電導(1/電阻)表示。
STDP (Spike-Timing-Dependent Plasticity)
一種生物學習規則,其中突觸強度根據突觸前和突觸後尖峰的相對時間而變化,自然由一些憶阻器實現。
VMM (Vector-Matrix Multiplication)
神經網路的核心數學運算,由憶阻器交叉陣列使用歐姆定律一步執行。
Sneak Current
不需要的電流流過交叉開關陣列中未選擇的憶阻器,導致大型陣列中的讀取/寫入錯誤。
TiO2 Memristor
第一款經過實驗驗證的憶阻器,由 HP 實驗室於 2008 年使用二氧化鈦薄膜製造。

🏆 關鍵人物

Leon Chua (1971)

加州大學柏克萊分校教授,於 1971 年從理論上預測了憶阻器作為第四種基本被動電路元件的存在,透過對稱性論證將電荷和磁通量聯繫起來

R. Stanley Williams (2008)

領導惠普實驗室團隊於 2008 年使用二氧化鈦薄膜構建了第一個物理憶阻器,證實了 Chua 37 年前的預測並開創了電子學的新領域

Dmitri Strukov (2008-present)

惠普實驗室研究員和加州大學聖塔芭芭拉分校教授共同開發了 TiO2 憶阻器的物理模型,並開創了用於神經形態運算的憶阻交叉架構

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

史丹佛大學教授,加深了對電阻開關機制的理解,並開發了具有高運算密度的實用基於憶阻器的神經網路加速器

Wei Lu (2010-present)

密西根大學教授證明憶阻器可以自然地實現突觸可塑性規則(STDP)並構建了一些第一個基於憶阻器的聯想記憶系統

Giacomo Indiveri (2011-present)

蘇黎世聯邦理工學院教授,混合訊號神經擬態電路的先驅,並開發了用於即時感覺處理的憶阻器整合神經擬態處理器

🎓 學習資源

💬 給學習者的話

{'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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