La rivoluzione (molto prossima) del Memristore

E’ notizia di qualche settimana ma l’importanza e la ricaduta futura (quanto futura lo sa solo il mercato, che probabilmente continuerà a lungo a far fruttare le tecnologie odierne) della notizia meritano sicuramente un posto d’onore in questo piccolo spazio.

La Quantum System Lab di HP ha annunciato di aver portato a termine la prima realizzazione di un nuovo componente elettronico in grado di aprire un nuovo corso nella storia, non solo delle memorie per computer, ma anche ram. Si tratta del memristore (memory resistor), componente la cui esistenza fu ipotizzata per la prima volta dall’ingegnere Leon Chua nel 1971 durante lo studio dei circuiti non lineari (sono passati 30 anni e a discapito di tutti questi anni passati, Chua è probabilmente uno dei pochi scienziati che hanno visto trasformare in realtà le proprie teorie matematiche).

Il memristore è essenzialmente un resistore (resistenza) con capacità di mantenere il proprio stato. La resistenza atuale del memristore inoltre varia a seconda dell’intensità del voltaggio e dal suo tempo di esposizione.

Una delle prime implicazioni di una invenzione del genere riguarda certamente il campo delle memorie ram: se i computer fossero creati con componenti di questo tipo potrebbero conservare il loro stato (e quindi i dati immagazzinati) anche quando non alimentati da corrente: il risultato pratico porterebbe quindi a non avere più bisogno di “spegnere” il sistema operativo (in maniera simile alle memorie a stato solido) ottenendo così un computer decisamente più reattivo.

Il motivo per il quale soltanto in questi ultimi anni è stato possibile concretizzare la teoria di Leon è dato dal progresso tecnologico: soltanto nel 2008 il team è riuscito a sviluppare una pellicola nanoscopica di diossido di titanio tra due nastri di platino dello spessore di 5 nanometri (un decimillesimo del diametro di un vostre capello).

In particolare il gruppo di scienziati ha scoperto il memristore guardando ad un fenomeno già conosciuto: una resistenza di diossido di tanio varia il suo valore in base all’esposizione con l’ossigeno.Il memristore creato da HP è basato su una pellicola di diossido di titanio in cui mancano alcuni atomi di ossigeno. Questi difetti del cristallo permettono il passaggio della corrente elettrica attraverso il diossido; meno ce ne sono più la resistenza è alta. Questi “buchi” (come per le lacune nei semiconduttori) possono essere “guidati” da una parte all’altra della pellicola simulando i comportamenti di on-off del memoristore e la resistenza variabile.

Ma la più grande implicazione di questa teoria non sta nella capacità di memorizzare il semplice stato ma di poter utilizzare il memristore come un componente analogico nella costruzioni di altri tipi di circuito. Uno degli scopi più probabili sta nella possibilità di creare reti neurali utilizzando i memristori. Costruire un computer analogico significa non è dover utilizzare soltanto 1 e 0 per codificare le informazioni ma fare conto con tutta quella scala di valori intermedia permettendo insieme ad una alta densità di storage anche una forte potenza computazionale.

Così mentre alcuni ricercatori provano a lavorare con l’intelligenza artificiale cercando di emulare i comportamenti di un sistema biologico su un computer digitale col risultato di avere a che fare con la scarsità di potenza che ne deriva (piccole porzioni del nostro cervello richiedono attualmente grandi potenze di calcolo), il computer analogico potrà fare questo in maniera enormemente più rapida e molto più simile a quanto la nostra natura biologica ci permette.

Williams (il capo ricerca del team) a tal proposito ha detto: “Invece di scrivere programmi per computer che simulano il cervello e le sue funzioni potremmo fornire “l’hardware” necessario ad emulare il comportamento del cervello stesso”.

I risultati del team di Williams sono stati pubblicati su Nature di qualche settimana fa (è richiesta l’iscrizione). Per ora i ricercatori hanno fatto alcune prove del memristore come elemento per lo storage. In un centimetro quadrato di componente sono riusciti ad inserire 100gigabits (le memorie allo stato solido attuali arrivano fino a 16) ma questo è solo l’inizio: si pensa infatti che con opportuni affinamenti il sistema potrà contenere terabit e più per centimetro.

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