基礎(chǔ)電子學教科書列出三個基本的被動電路元件：電阻器、電容器和電感器；電路的四大基本變量則是電流、電壓、電荷和磁通量。37年前蔡少堂（Leon Chua）就預測有第四個元件的存在，即記憶電阻器（memristor），實際上就是一個有記憶功能的非線性電阻器。

　　美國惠普公司實驗室研究人員在5月1日出版的英國《自然》雜志上發(fā)表論文宣稱，他們已經(jīng)證實了電路世界中的第四種基本元件———記憶電阻器，簡稱憶阻器（Memristor）的存在，并成功設(shè)計出一個能工作的憶阻器實物模型。這項發(fā)現(xiàn)將有可能用來制造非易失性存儲設(shè)備、即開型PC、更高能效的計算機和類似人類大腦方式處理與聯(lián)系信息的模擬式計算機等鋪平了道路，未來甚至可能會通過大大提高晶體管所能達到的功能密度，對電子科學的發(fā)展歷程產(chǎn)生重大影響。

　　記憶電阻器跟人腦運作方式頗為類似。記憶電阻器可使手機將來使用數(shù)周或更久而不需充電；使個人電腦開機后立即啟動；筆記型電腦在電池耗盡之后很久仍記憶上次使用的信息。記憶電阻器也將挑戰(zhàn)掌上電子裝置目前普遍使用的閃存，因為它具有關(guān)閉電源后仍記憶數(shù)據(jù)的能力。利用惠普公司這項新發(fā)現(xiàn)制成的晶片，將比今日的閃存更快記憶信息，消耗更少電力，占用更少空間。

　　記憶電阻器作為邏輯電路

　　單純作為NAND型閃存芯片的替代者，在存儲業(yè)界打混并不是記憶電阻器的應(yīng)用。最近小編我得到一些消息，憶阻元件并非僅僅用在存儲領(lǐng)域，同樣也可以用于半導體邏輯芯片中。其中惠普公司已經(jīng)宣布，他們所研制的芯片可以執(zhí)行邏輯功能。換句話說，記憶電阻器既可以作為一個存儲單元件，同時也可以作為邏輯執(zhí)行元件。它是一道鎖，也可以是一道門。

　　記憶電阻器最初的用途可能是用來代替閃存為存儲業(yè)界提供更高規(guī)格的存儲解決方案。而隨著時間的推移，他們可以作為一個大型數(shù)據(jù)中心在DRAM與HDD之間的緩沖層。此后記憶電阻器產(chǎn)品將直接接管閃存和硬盤成為存儲產(chǎn)品。但是在這種情況下，記憶電阻器內(nèi)的數(shù)據(jù)仍然需要處理器這樣的邏輯執(zhí)行芯片進行處理。

　　而在記憶電阻器的形態(tài)下，你可以得到一個更有趣的應(yīng)用。存儲設(shè)備同樣可以完成數(shù)據(jù)的計算和處理。你可以決定芯片中哪些部分是用來存儲數(shù)據(jù)的，同樣在這塊芯片中哪些部分是用來處理數(shù)據(jù)的。記憶電阻器最終的應(yīng)用樣子應(yīng)該是處理器與存儲器的合體。

　　一、有望制成更快更節(jié)能的即開型PC

　　憶阻器最簡單的應(yīng)用就是構(gòu)造新型的非易失性隨機存儲器，或當計算機關(guān)閉后不會忘記它們曾經(jīng)所處的能量狀態(tài)的存儲芯片。研究人員稱，今天的動態(tài)隨機存儲器所面臨的問題是，當你關(guān)閉PC電源時，動態(tài)隨機存儲器就忘記了那里曾有過什么，所以下次打開計算機電源，你就必須坐在那兒等到所有需要運行計算機的東西都從硬盤裝入到動態(tài)隨機存儲器。有了非易失性隨機存儲器，那個過程將是瞬間的，并且你的PC會回到你關(guān)閉時的相同狀態(tài)。

　　研究人員稱，憶阻器可讓手機在使用數(shù)周或更久時間后無需充電，也可使筆記本電腦在電池電量耗盡后很久仍能保存信息。憶阻器也有望挑戰(zhàn)目前數(shù)碼設(shè)備中普遍使用的閃存，因為它具有關(guān)閉電源后仍可以保存信息的能力。利用這項新發(fā)現(xiàn)制成的芯片，將比目前的閃存更快地保存信息，消耗更少的電力，占用更少的空間。

　　二、為開發(fā)模擬式計算機鋪平道路

　　憶阻器還能讓電腦理解以往搜集數(shù)據(jù)的方式，這類似于人類大腦搜集、理解一系列事情的模式，可讓計算機在找出自己保存的數(shù)據(jù)時更加智能。比如，根據(jù)以往搜集到的信息，憶阻器電路可以告訴一臺微波爐對于不同食物的加熱時間。

　　當前，許多研究人員正試圖編寫在標準機器上運行的計算機代碼，以此來模擬大腦功能，他們使用大量有巨大處理能力的機器，但也僅能模擬大腦很小的部分。研究人員稱，他們現(xiàn)在能用一種不同于寫計算機程序的方式來模擬大腦或模擬大腦的某種功能，即依靠構(gòu)造某種基于憶阻器的仿真類大腦功能的硬件來實現(xiàn)。其基本原理是，不用1和0，而代之以像明暗不同的灰色之中的幾乎所有狀態(tài)。這樣的計算機可以做許多種數(shù)字式計算機不太擅長的事情———比如做決策，判定一個事物比另一個大，甚至是學習。這樣的硬件可用來改進臉部識別技術(shù)，應(yīng)該比在數(shù)字式計算機上運行程序要快幾千到幾百萬倍。

　　研究人員表示，事實上，現(xiàn)在就可以用任何工廠來做這些東西，但是投資憶阻器電路設(shè)計要比建造工廠昂貴得多，而且，目前還沒有憶阻器的模型，關(guān)鍵是要設(shè)計出必要的工具，并為憶阻器找到合適的應(yīng)用。憶阻器需要多久才能應(yīng)用于實際的商業(yè)器件，相對于技術(shù)問題而言，可能更多的是個商業(yè)決策問題。研究人員預測，這種技術(shù)產(chǎn)品5年后才可能投入商業(yè)應(yīng)用。

　　如今，美國惠普公司實驗室的斯坦·威廉斯和同事在進行極小型電路實驗時，終于制造出憶阻的實物模型。他們像制作三明治一樣，將一層納米級的二氧化鈦半導體薄膜夾在由鉑制成的兩個金屬薄片之間。這些材料都是標準材料，制作憶阻的竅門是使其組成部分只有5納米大小，也就是說，僅相當于人一根頭發(fā)絲的1萬分之一那么細。

　　科學家指出，只有在納米尺度上，憶阻的工作狀態(tài)才可以被察覺到。他們希望這種新元件能夠給計算機的制造和運行方式帶來革命性變革�？茖W家說，用憶阻電路制造出的計算機將能“記憶”先前處理的事情，并在斷電后“凍結(jié)”這種“記憶”。這將使計算機可以反復立即開關(guān)，因為所有組件都不必經(jīng)過“導入”過程就能即刻回復到最近的結(jié)束狀態(tài)。