Исследователи из Технологического университета им. Шарифа (Иран) выяснили, что последовательное соединение двух правильно подобранных мемристоров позволяет моделировать передачу нервных импульсов в организме.

Мемристорами принято считать пассивные элементы, которые устанавливают соотношение между интегралами по времени от силы тока, протекающего через них, и напряжения на них. Эту зависимость называют «мемсопротивлением» (memristance, М). Первый рабочий образец мемристора был получен всего два года назад сотрудниками компании НР на основе тонкой плёнки диоксида титана.

Такие элементы могут использоваться в различных областях электроники, и в числе наиболее перспективных вариантов применения обычно отмечают нейроморфические системы. Дело в том, что мемристоры прекрасно подходят для моделирования свойств синапсов.

То, что мемристор действительно может заменить собой синапс, объединяющий два нейрона, легко доказать, если рассмотреть простейшую схему, в которой на элемент подаётся последовательность положительных импульсов напряжения. Со временем величина М будет падать, и в случае с нейронами это увеличит «прочность» их связи (синаптический вес). Именно такое свойство и должны демонстрировать синапсы.

Рис. 1. Изменение величины М со временем. Верхний график соответствует левой схеме, нижний — правой. На нижнем графике отмечается характеристика мемристора M1. (Иллюстрация авторов работы.).

Единственным недостатком этой схемы авторы считают то, что в ней скорость изменения значения М со временем увеличивается. В биологической системе первые сигналы, напротив, имеют наибольшее влияние, а синаптический вес с течением времени стабилизируется. Последовательное соединение двух мемристоров с неодинаковыми параметрами, как показало моделирование, позволяет устранить это несоответствие (см. рис.), причём механизм подбора элементов довольно прост: необходимо учитывать величину отношения максимальных значений М каждого из мемристоров.

По материалам: