Специалисты Национального института стандартов и технологий (NIST) пристально рассмотрели внутренние процессы, проходящие в мемристорах, этих полупроводниковых элементах, с помощью которых ученые надеются воссоздать работу человеческого мозга.

Точно так же, как способность одной нервной клетки передавать сигналы другой зависит от того, насколько часто клетки коммуницировали друг с другом в прошлом, сопротивление мемристора зависит от количества тока, которое прошло через него недавно. Более того, мемристор сохраняет память даже когда электричество отключено.

Но несмотря на высокий интерес к мемристорам, ученым не хватает знаний о том, как эти устройства работают. Им еще предстоит разработать стандартный набор инструментов для их изучения. Частично этот труд взяли на себя американские исследователи из NIST и их коллеги из других научно-исследовательских институтов, сообщает Phys.org.

При помощи сфокусированного луча электронов, направленного на определенные точки мемристора из двуокиси титана, ученые освободили некоторые электроны, которые сформировали сверхчеткие изображения этих точек. Также луч индуцировал четыре раздельных потока внутри устройства. Команда определила, что токи связаны с множеством границ между материалами в мемристоре, где два металла разделены диэлектриком.

«Теперь мы точно знаем, откуда идет каждый поток, потому что мы контролируем расположение луча, индуцирующего эти токи», — говорит Брайан Хоскинс из NIST.

Создавая визуализацию устройства, ученые обнаружили несколько темных пятен — зон повышенной проводимости, которые указывают на места, где ток может вытекать из мемристоров при обычных условиях работы. Эти протечки происходят вне ядра мемристора. Кроме того, они поняли, что сокращение размера мемристора может минимизировать или даже совсем устранить нежелательные траектории движения тока. Правда, на сегодня им не хватает экспериментальных данных о том, насколько нужно сокращать размер устройства.

Экспериментальную нейросеть, в которой в качестве синапсов используются мемристоры, разработали ученые Университета Саутгемптона. Они считают, что мемристоры — оптимальный путь к созданию искусственного мозга, потому что они могут обучаться без учителя, по принципу «победитель получает все».