记忆电阻与迷宫图

by zqyin on 三月 8, 2011

最近发现一个很有趣的发明:记忆电阻(memristor)。这个元器件被认为是第四种基本的电子器件,排在电阻,电容和电感之后。这个器件最早是由加州伯克利大学蔡少棠(Leon O. Chua)预言了其存在性。在忆阻器中,磁通量(ΦB)受到累积的电荷(q)所影响,磁通量按电荷的改变率称之为“忆阻值”,物理上它的定义很简单:M(q)=dΦB/dq。这里可以与其他几种电子元件做一下对比:

R(I)=dV/dI,L(I)=dΦB/dI,1/C(q)=dV/dq。

很容易得出,忆阻器的电压V是与电流I及忆阻值的积有关:V=M(q(t))*I.可见忆阻值具有电阻的单位,但其大小会随着电荷的积累而改变。蔡教授的预言直到2008年才被实验证实,惠普实验室的科学家真的制备出了忆阻器。

当时人们似乎并不清楚这个玩意有什么用,只知道它非常酷。当然,蔡教授也有一些初步的猜想,比如这个器件在神经网络中应该有一些应用。最近,有科学家提出用这个元器件可以非常迅速的来解迷宫图。解题的办法很简单,只要把忆阻器连接起来做成一个二维的阵列,其中有开关控制其连接与否。我们可以把迷宫的拓扑结构映射到忆阻器二维阵列上来。初始时所有的忆阻器都处于高电平,然后我们在起点和终点的忆阻器之间通上恒定的电压,经过很短的时间之后,系统就会稳定下来,这时从起点到终点的路线上所有的忆阻器都会跳到低电平上形成一个通路。实际上在稳定的过程中,系统的所有忆阻器都参与了计算,这是一个并行计算的过程。如果迷宫图有多个解,那么最短的路径就对应着电阻最小的解。更详细的说明,可以见Physics arXiv Blog

最后再说一点八卦。最近很火的虎妈蔡美儿(Amy Chua)就是蔡少棠的女儿。她写了一本《虎妈战歌》记录了自己教育女儿的严厉方式,引发了中美之间教育对比的热烈争议。她在书中声称这些严厉的规定都是她小时候父母曾经要求过她的。

4 comments

[…] from: http://gezhi.org/blog/2224 […]

by 记忆电阻与迷宫图(ZZ) « See the world with one eye on 2011/03/10 at 05:11. 回复 #

突然想到,如果把记忆电阻用常规的电阻代替,然后通上电压,那么只有迷宫图的解那条路径上会通电流,然后发热。只要测出相应的温度上升,即可找出我们需要的解来。那么用忆阻器的优势到底在哪里呢?

by zqyin on 2011/03/11 at 09:14. 回复 #

arXiv blog 上的评论里面也有人质疑。比如也可以换成LED,这样通路上LED亮起来,也是一目了然的。

by Yan on 2011/03/11 at 10:24. 回复 #

嗯,我也看到了那个质疑。后面有人答复说,LED灯没有记忆性能,无法得到迷宫的所有的解。也许这个答复有些道理,不过我还是不清楚这个记忆电阻怎么能够高效的算出迷宫所有的解的。

by zqyin on 2011/03/11 at 11:28. 回复 #

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