memristors

HP | The Machine: the Future of Computing

Laat een reactie achter / Ideeën en techniek, Techniek, Visionaire projecten / Door Germen Roding / 3 februari 2015 3 februari 2015

Hewlett Packard is net als IBM volop actief in de zakelijke markt. HP doet veel onderzoek naar opvolgers voor de silicium-gebaseerde computers die we nu kennen en is één van de serieuze kanshebbers om het stokje van de Wet van Moore over te nemen. HP’s project wordt door hun marketingafdeling The Machine genoemd. Maak hier kennis met de laatste stand van zaken.

HP denkt dat de enorme hoeveelheid data in de toekomst op vele plekken tegelijk opgeslagen zal worden en dat de cloud helpt de data weer terug te vinden. Dit hele technische ecosysteem gedraagt zich als een supercomputer zo groot als de aarde. Het computergeheugen van transistors zoals we dat nu kennen, wordt vervangen door memristors, een soort lerende schakelingen, die korte- en lange-termijn geheugen vervangen.

Deze computer is geen klassieke Von Neumann/Turing machine maar een radicaal nieuwe computerarchitectuur, die breekt met zo’n zestig jaar traditie. Hierdoor moet er een volkomen nieuw besturingssysteem moet worden geschreven. Dit OS heeft de werktitel Carbon. Een pittige, maar denk ik ook zeer boeiende uitdaging voor programmeurs. Dit is echt een reis naar een nieuw werelddeel. Maar we moeten wel, de Wet van Moore geeft rond 2020 de geest. HP is rijkelijk laat met deze memristorchips, die volgens planning al in 2013 op de markt hadden moeten komen. Sceptici vragen zich dan ook af, of het gestelde doel van 2016 gehaald wordt. Duidelijk is wel dat HP ruim op tijd nadacht over het einde van de Wet van Moore en niet bang is, voor radicaal nieuwe oplossingen te kiezen.

Zo vertaalt de memristive processor een doolhof in een configuratie van memristor. Overal waar in het doolhof poorten zitten, geleidt de schakelaar stroom.

Fundamenteel nieuwe computer lost doolhof op

4 reacties / Wetenschap / Door Germen Roding / 3 maart 2011 3 maart 2011

Een netwerk met memristors kan in recordtijd een ingewikkeld doolhofprobleem oplossen. Domweg door er stroom op te zetten. Betekent dit een doorbraak met volkomen nieuwe typen computers?

Doolhofproblemen zijn vaste prik in menig puzzelblad.

De puzzelaar moet de kortste route zien te vinden door een onontwarbaar kluwen van vaak doodlopende gangen. Sommige doolhofproblemen bevatten tot tienduizenden vakjes waar een potentiële route door kan lopen. De complexiteit van echt grote doolhoven neemt exponentieel toe, want elk algoritme gaat uit van het afzoeken en doorrekenen van elk pad. Het resultaat: dit groeit bestaande computers al snel boven het hoofd.

Twee onderzoekers hebben nu een manier bedacht om Moeder Natuur het denkwerk te laten doen. Elektrische stroom bestaat namelijk uit elektronen die altijd de weg van de minste weerstand proberen te vinden. Dat is in een effen materiaal doorgaans de kortste route.

Memristors: hersencel-achtige elektronica
Er bestaat een type elektronisch onderdeel dat net als hersencellen als het ware onthoudt dat (en hoe lang) er elektrische stroom doorheen is gegaan: de memristor. Een memristor is tegelijkertijd een weerstand en geheugenelement: hoe langer er stroom doorheen loopt, hoe kleiner de weerstand wordt. Het bestaan van memristors is al in 1970 voorspeld, maar de eerste werkende memristor werd pas rond het jaar 2000 gebouwd. Onderzoekers Yuriy Pershin van de Universiteit van South Carolina en Massimiliano di Ventra van de Universiteit van Californië, San Diego zijn pioniers in het onderzoeksveld waarbij memristors in computerchips in worden gebakken.

Om het doolhofprobleem op te lossen, simuleerden Pershin en Di Ventra een chip die bestaat uit een rooster van memristors en schakelaars, zie schema. Door schakelaars om te zetten creëren ze een doolhof. Elke verbonden schakelaar is een doorgang in het doolhof. De doolhof is letterlijk met één druk op de knop op te lossen. Door stroom te zetten op de ingang en uitgang ontstaat een stroom over het kortste traject, deze stroom zet de memristors om en vervolgens kan je het traject door de memristors aflezen.

Beide onderzoekers denken dat het met een vergelijkbare techniek ook mogelijk is om menselijke denkprocessen na te bootsen en in ieder geval computers veel ‘slimmer’ te maken dan ze nu zijn. Het denkwerk vindt niet meer plaats in een enkele processor, maar door de hele chip tegelijk. Ook voor probleemoplossing is deze benadering heel interessant. We zijn vaak niet geïnteresseerd in de best mogelijke oplossing, een heel goede oplossing voldoet al. Een totaal nieuw type computer kent waarschijnlijk heel andere sterke en zwakke punten dan de tegenwoordige. Omdat we zelf kunnen kiezen welk type we wanneer gebruiken, kunnen we dus op het gebied van informatieverwerking veel meer dan nu.

Bronnen: ArXiv