今天的许多电子设备都依赖于半导体逻辑电路，该电路基于硬线连接的开关来执行预定的逻辑功能。新加坡国立大学(NUS)的物理学家与一个国际研究小组共同开发了一种新型的分子记忆电阻，或称电子存储设备，它具有非凡的存储可重构性。
与硬连线的标准电路不同，分子器件可以使用电压重新配置，以嵌入不同的计算任务。这种节能的新技术能够提高计算能力和速度，有可能用于边缘计算，以及电力资源有限的手持设备和应用程序。
“这项工作是我们寻求设计低能耗计算的重大突破。在单个元件中使用多个开关的想法从大脑如何工作中获得灵感，并从根本上重新构思逻辑电路的设计策略，领导这项研究的国立大学物理系副教授阿里安多说。
这项研究首次发表在该杂志上自然并与印度科学培育协会、惠普企业、利默里克大学、俄克拉何马大学和德克萨斯农工大学合作开展。亚博老虎机网登录
Brain-inspired技术
“这一新发现有助于边缘计算的发展，使其成为一种复杂的内存计算方法，以克服冯·诺依曼瓶颈。冯·诺依曼瓶颈是由于内存存储与设备处理器的物理分离而导致的许多数字技术中出现的计算处理延迟。”阿丽安多教授说。新的分子器件也有可能为设计计算能力和速度都得到提高的下一代处理芯片做出贡献。
“与人类大脑连接的灵活性和适应性类似，我们的记忆设备可以通过简单地改变施加的电压，在不同的计算任务中动态地重新配置。此外，就像神经细胞存储记忆一样，同样的设备也可以保留信息，以便将来提取和处理。”第一作者、新加坡国立大学物理系研究员斯里托什·戈斯瓦米博士说。
博士研究小组成员Sreebrata他,:一位新加坡国立大学高级研究科学家此前印度教授的培养科学协会,概念化和分子设计系统属于苯偶氮吡啶的化学家庭,有一个中心金属原子会被称为配体的有机分子。亚博老虎机网登录“这些分子就像电子海绵，可以提供多达六个电子转移，从而形成五种不同的分子状态。这些状态之间的相互连接是设备可重构性背后的关键。”Sreebrata Goswami博士解释道。
Sreetosh Goswami博士创造了一个微型电路，由一层40纳米的分子膜组成，该分子膜夹在一层金的顶层和一层浸金纳米盘和铟锡氧化物的底层之间。他观察到，当向器件施加负电压时，会出现前所未有的电流-电压分布。与传统的金属氧化物膜不同这些有机分子器件只在一个固定电压下开启和关闭，可以在几个离散的连续电压下在开启和关闭状态之间切换。
利用一种叫做拉曼光谱的成像技术，观察到有机分子振动运动中的光谱特征，从而解释多重跃迁。Sreebrata Goswami博士解释道，扫过负电压会使分子上的配体经历一系列的还原或电子获得，从而使分子在关闭和打开状态之间转换
研究人员使用带有“如果-然后-其他”语句的决策树算法来描述分子的行为，与使用基于基本物理方程的传统方法相比，该算法被用于多个计算机程序的编码，特别是数字游戏。
节能设备的新可能性
在他们研究的基础上，该团队使用分子存储设备来运行程序，以完成不同的现实世界的计算任务。作为概念验证，该团队展示了他们的技术可以在一个步骤中完成复杂的计算，并可以重新编程，在下一个瞬间执行另一项任务。一个单独的分子存储设备可以执行与数千个晶体管相同的计算功能，使该技术成为一种更强大、更节能的存储选择。
“这项技术可能首先用于手持设备，如手机和传感器，以及其他功率有限的应用。”阿利安多教授补充道。
该团队正在构建新的电子设备，结合他们的创新，并与合作者合作，进行与现有技术相关的模拟和基准测试。
研究论文的其他撰稿人包括NUS的阿希吉特•帕特拉和Santi Prasad Rath，来自印度科学技术协会的Rajib Pramanick，休利特帕卡德企业的Martin Foltin，来自国立利莫瑞克大学的Damien Thompson，俄克拉何马大学的T. Venkatesan。德克萨斯农工大学的R.斯坦利·威廉姆斯。亚博老虎机网登录
资料来源：https://nus.edu.sg/