中科院物理所基于忆耦器实现非易失性多态存储

<正>中国科学院物理研究所的研究人员提出了一种新的非易失性存储器件——忆耦器(memtranstor),并在单个忆耦器上分别实现了两态存储、多态存储和布尔逻辑运算。据悉,忆耦器是一种基于非线性磁电耦合效应的记忆元件,源于第四种基本电路元件电耦器(transtor)。该电子元件的基本特征是具有非线性电荷-磁通回滞曲线。与忆阻器采用电阻(R=d V/d I)的状态存储信息不同,忆耦器     

基于STDP规则的忆阻神经网络在图像存储中的应用

忆阻器是具有记忆和类突触特性的非线性电路元件,将忆阻器与STDP学习规则相结合,提出了基于STDP学习规则的忆阻神经网络,并将它应用于二值图像的叠加和灰度图像的存储与输出。首先将忆阻器作突触,通过实验证实在特定形状动作电位下,可实现STDP学习规则;构建了4×4的忆阻交叉阵列神经网络;用16×16的忆阻交叉阵列神经网络实现二值图像的叠加。最后用N×N的忆阻神经网络实现了灰度图像的存储与输出。通过MATLAB仿真实验证实了该方案的有效性,该忆阻神经网络具有仿生特性,有望解决模式识别、人工智能中出现的复杂问题。     

脉冲控制忆阻模拟存储器

推导了忆阻器的电荷控制和磁通量控制数学模型,在该基础上研究了其电导状态连续可变的性质和记忆功能。提出了用脉冲控制忆阻器实现模拟信息存储的方案,通过理论分析、实验仿真验证了方案的有效性。结合交叉阵列结构,该方案有望实现大规模模拟存储阵列,推进人工神经网络和模拟式计算机的发展。     

电路世界有了第四种基本元件

美国惠普公司实验室研究人员在5月1日出版的英国《自然》杂志上发表论文宣称，他们已经证实了电路世界中的第四种基本元件——记忆电阻器，简称忆阻器（Memristor）的存在，并成功设计出一个能工作的忆阻器实物模型。这项发现将有可能为制造非易失性存储设备、即开型PC、更高能效的计算机和类似人类大脑方式处理与联系信息的模拟式计算机等铺平道路，未来甚至可能会通过大大提高晶体管所能达到的功能密度，对电子科学的发展历程产生重大影响。     

美国研制出超越现有机器学习系统的全新忆阻器

正美国密歇根大学的研究人员研发出一种全新的忆阻器阵列芯片,其处理图片和视频等复杂数据的速度和能效超过了现有最先进的机器学习系统。忆阻器是一种新型电子器件,能够通过调整内部的原子分布,同时实现数据存储和信号处理功能,可低能耗、高效率地并行实现机器学习里最基本的矩阵运算。研究     

忆阻器的电路实现与应用

通过常用的电器元件,实现了一种有源忆阻器的等效电路,通过计算得到了该忆阻器等效电路中元件参数,基于MULTISIM的仿真证明了该等效电路的有效性。将忆阻器应用于电路,成功地构成了一个最简混沌系统,该电路仅由一个有源忆阻器,一个电感和一个电容构成。通过MATLAB仿真得到了该电路的系统相图、Lyapunov指数和分数维,证实了该电路的混沌特性。     

忆感等效电路的特性分析与实验验证

忆感器是从忆阻器概念推演出来的一个新的具有记忆功能的非线性电路元件。基于忆感近似等效电路模型,采用一个有源磁控忆阻器实现等效电路中的忆阻器,建立了忆感近似等效电路的状态方程组;借助MATLAB数学工具软件,进行了等效忆感器特性的数值仿真分析。结果表明,等效忆感器的韦安关系呈现典型的紧磁滞回线特性,且依赖于外加电压激励频率。通过有源磁控忆阻器的等效电路进行了忆感近似等效电路的实验验证,实验测量结果和数值仿真结果基本一致,说明了忆感近似等效电路模型的正确性。     

W/ZnO/FTO结构ZnO忆阻器的自整流特性

以二水合乙酸锌为原料,采用磁控溅射法镀上金属W顶电极,通过溶胶-凝胶法制备具有自整流特性的W/ZnO/FTO结构忆阻器;利用XRD技术手段测试并分析,观察到（100）、（002）、（101）衍射峰明显增强,证实FTO表面所覆盖的是由ZnO组成的多晶体薄膜。通过对器件阻变开关特性进行研究,发现器件的SET过程在负向电压下完成,RESET过程在正向电压下完成,表明器件具有良好的双极性阻变开关行为,这种行为可用氧空位组成的导电丝的形成和破裂来解释。此外,低电阻态和高电阻态呈现分布不对称的规律表明器件表现出良好的自整流特性。研究结果表明：具有自整流特性的忆阻器被认为可以有效地抑制十字交叉阵列中串扰电流的影响,在下一代非易失性存储器的高密度存储实用化方面具有重要发展潜力。     

有源忆阻器伏安曲线与电路频率之间的关系

忆阻器是具有记忆特性非线性电阻器,是现实的第四种基本二端电路元件。文章以光滑三次型非线型函数描述的有源磁控忆阻器模型为例,利用Multisim计算机仿真软件,进一步研究有源忆阻器伏安曲线与电路频率之间关系,讨论有源忆阻器输入电流的突变特性。结果表明:由光滑三次型非线型函数的有源磁控忆阻器模型构成的电路具有边界效应,电流具有突变特性。     

一种忆阻器离散混沌映射的设计及FPGA实现

忆阻器是一个无源二端口电子器件,在非线性应用领域具有巨大潜力。忆阻器具有的非线性电压电流特性,可以应用在混沌领域。 Cubic映射是一个比较简单的混沌映射,该文使用忆阻器的非线性特性对Cubic映射进行修改,得到一个新的忆阻器混沌映射,使用DSP Builder 对其进行图形化设计,并研究该混沌映射的基本性能,用FPGA实现该混沌映射。     

非易失性存储器在测试仪器中的应用

针对在使用RAM保存数据由掉电带来的数据丢失问题,提出了一种利用非易失性存储器存储测试仪器参数和重要数据的方法.由于存储器的存储量大、接口简单、更换存储芯片方便,实现了数据备份和接口扩展的功能.     

基于Chua电路的一种新型忆阻电路的混沌动力学分析

基于Chua混沌电路和三次光滑忆阻器模型,提出了一种新型忆阻混沌电路.该电路由2个电感、 2个电容、1个忆阻器和1个电阻组成.利用分岔图、Lyapunov指数、相图、Poincaré截面图和Simulink仿真对电路进行分析表明,该电路具有混沌特性.该研究结果可为混沌动力学的研究和混沌保密通信的应用提供理论参考.     

基于非标芯片的工控机移动存储系统

采用非易失性存储芯片组成存储矩阵,通过并口对其进行数据读写,解决了实时工业控制系统中大容量移动存储器的问题。同时,在芯片中定义了一套非标准的文件系统和文件目录表(FDT),使用多维地址转换的FAT寻址方式及较完善的文件压缩解压算法,可在Windows98/Me,Windows2000/XP,DOS多平台下实现文件管理,拓宽了存储器的应用范围。     

HPTiO2忆阻线性和非线性模型及其特征分析

为了分析HP TiO2忆阻模型的本质特征,比较基本模型与非线性窗函数模型之间本质特征的差异,概述了几种典型的HP TiO2忆阻非线性窗函数模型的特点,开展了HP TiO2忆阻基本模型的本质特征分析,并对几种非线性窗函数模型的本质特征进行了比较。结果表明,对于任意忆阻初始状态和任意振幅与频率的正弦电流激励,HP TiO2忆阻模型都能呈现出紧磁滞回线特征;不同的非线性窗函数模型的特征受其非线性漂移的影响,所产生的输出电压和忆阻值有着不同的瞬态过渡过程,且忆阻初始状态值越大,非线性漂移影响就越严重,导致部分HP TiO2忆阻模型性能失效。     

负阻态忆阻Hopfield神经网络动力学

人类大脑是一个高度复杂且规模庞大的非线性动力学系统,其动力学行为与人类智能活动密切相关。基于忆阻器的人工神经网络不仅可以很好地模拟人脑工作机制,而且其非线性特性可以为神经网络带来更为丰富的动力学行为。为了进一步发挥神经网络的优势,引入一种新的具有负阻态功能的忆阻器模型,该模型打破了原有忆阻器的阻态极性限制,为忆阻器扮演神经网络突触仿生器件提供了更加丰富的变化性能。在对忆阻器模型分析的基础上,提出了一种新的忆阻Hopfield神经网络(HNN),进一步加强了HNN的负反馈功能,使之表现出更加丰富和复杂的动力学行为。实验结果表明,新忆阻HNN拥有较为丰富的动力学行为,具有一定的混沌特性。在不同的忆阻器参数以及权值矩阵取值条件下,观察系统的相位轨迹图、Lyapunov指数的变化情况,并与同类型网络进行对比,进一步证明提出的神经网络的有效性,同时复杂的动力学特性也为在数据处理、图像加密等方面的应用提供了研究支撑。     

四极质谱数据采集控制技术的设计及FPGA的实现

设计了一种四极质谱的数据采集与存储缓冲控制逻辑。该设计基于预读取和分时复用技术能实现同时存储读取,采用现场可编程门阵列(FPGA)控制SRAM存储器实现高速大容量的先进先出存储器(Frist in First out,FIFO),研制出结构简单的数据采集控制系统。该系统实现了1 M*16位FIFO缓冲存储和20 Mbps同时读写,并应用在四极杆质谱和四极离子阱质谱仪中,缩短了单次质谱分析的扫描时间。     

简单记忆混沌系统的动力学分析与电路实现

为了研究记忆混沌系统的动力学特性,提出了一个含广义记忆元件的简单三维自治混沌系统。分析了混沌记忆系统的记忆效应和混沌特性,进行了电路设计和相应的实验验证;并在平衡点及稳定性分析的基础上,讨论了记忆混沌系统随参数变化的动力学行为。结果表明,与基于忆阻器的混沌电路不同,新提出的系统有一个确定的平衡点,其动力学行为仅依赖于系统控制参数,有着分岔、混沌和阵发混沌等复杂非线性现象。