Una nueva forma de organizar componentes informáticos avanzados llamados memristores en un chip podría permitir su uso para la informática general. lo que podría reducir el consumo de energía en un factor de 100.

Esto mejoraría el rendimiento en entornos de bajo consumo de energía, como los teléfonos inteligentes, o haría que las supercomputadoras fueran más eficientes. dice un investigador de la Universidad de Michigan.

"Históricamente, la industria de los semiconductores ha mejorado el rendimiento al hacer que los dispositivos sean más rápidos. Pero aunque los procesadores y las memorias son muy rápidos, no pueden ser eficientes porque tienen que esperar a que los datos entren y salgan, "dijo Wei Lu, Profesor de la UM de ingeniería eléctrica e informática y cofundador de la startup de memristor Crossbar Inc.

Los memristores pueden ser la respuesta. Nombrado como un acrónimo de memoria y resistencia, pueden programarse para tener diferentes estados de resistencia, lo que significa que almacenan información como niveles de resistencia. Estos elementos del circuito permiten la memoria y el procesamiento en el mismo dispositivo, eliminar el cuello de botella en la transferencia de datos que experimentan las computadoras convencionales en las que la memoria está separada del procesador.

Sin embargo, a diferencia de los bits ordinarios, que son 1 o 0, los memristores pueden tener resistencias que se encuentran en un continuo. Algunas aplicaciones, como la informática que imita al cerebro (neuromórfica), aproveche la naturaleza analógica de los memristores. Pero para la informática ordinaria, tratar de diferenciar entre pequeñas variaciones en la corriente que pasa a través de un dispositivo de memristor no es lo suficientemente preciso para los cálculos numéricos.

Lu y sus colegas solucionaron este problema digitalizando las salidas de corriente, definiendo rangos de corriente como valores de bits específicos (es decir, 0 o 1). El equipo también pudo mapear grandes problemas matemáticos en bloques más pequeños dentro de la matriz, mejorando la eficiencia y flexibilidad del sistema.

Computadoras con estos nuevos bloques, que los investigadores llaman "unidades de procesamiento de memoria, "podrían ser particularmente útiles para implementar algoritmos de inteligencia artificial y aprendizaje automático. También son adecuados para tareas que se basan en operaciones matriciales, como las simulaciones utilizadas para la predicción meteorológica. Las matrices matemáticas más simples, similar a tablas con filas y columnas de números, puede mapear directamente en la cuadrícula de memristors.

Una vez que los memristores están configurados para representar los números, las operaciones que multiplican y suman filas y columnas se pueden realizar simultáneamente, con un conjunto de pulsos de voltaje a lo largo de las filas. La corriente medida al final de cada columna contiene las respuestas. Un procesador típico, a diferencia de, tendría que leer el valor de cada celda de la matriz, realizar multiplicaciones, y luego sume cada columna en serie.

"Obtenemos la multiplicación y la suma en un solo paso. Se realiza mediante leyes físicas. No necesitamos multiplicar y sumar manualmente en un procesador, "Dijo Lu.

Su equipo decidió resolver ecuaciones diferenciales parciales como prueba para una matriz de memristor 32x32, que Lu imagina como un solo bloque de un sistema futuro. Estas ecuaciones, incluidos los que están detrás de la previsión meteorológica, sustentan muchos problemas de la ciencia y la ingeniería, pero son muy difíciles de resolver. La dificultad proviene de las formas complicadas y las múltiples variables necesarias para modelar los fenómenos físicos.

Cuando es imposible resolver exactamente ecuaciones diferenciales parciales, resolverlos aproximadamente puede requerir supercomputadoras. Estos problemas a menudo involucran matrices de datos muy grandes, por lo que el cuello de botella de comunicación entre el procesador y la memoria se resuelve perfectamente con una matriz de memristor. Las ecuaciones que el equipo de Lu utilizó en su demostración simulaban un reactor de plasma, como los que se utilizan para la fabricación de circuitos integrados.

Este trabajo se describe en un estudio, "Un solucionador general de ecuaciones diferenciales parciales basado en memristor, "publicado en la revista Electrónica de la naturaleza .