Een team van de Universiteit van Southampton heeft een nieuwe manier bedacht voor het ontwerpen van elektronische systemen waarin het beste uit zowel analoge als digitale paradigma's is verwerkt.

De aanpak combineert de rekenkracht van analoog met de energievoordelen van digitale technologieën. Dit nieuwe model verandert de huidige manier van denken en is voorbestemd om de volgende generatie elektronica vorm te geven.

De studie, getiteld "Naadloos versmolten digitaal-analoog herconfigureerbaar computergebruik met behulp van memristors, " werd gepubliceerd in Natuurcommunicatie . Het onthulde hoe de versmelting van analoog en digitaal denken kan worden bereikt door standaard digitale elektronica - zoals die tegenwoordig in elke computer en mobiele telefoon wordt aangetroffen - te combineren met de snel opkomende technologie van analoge memristor-apparaten.

Deze krachtige combinatie is een belangrijke opstap naar de volgende generatie ultra-low power, hoge batterijduur en aanpasbare elektronica.

Dr. Alexandrou Serviër, hoofdauteur van het artikel van de Universiteit van Southampton, zei:"In de afgelopen vijf decennia hebben we digitale signalen verwerkt en berekend met behulp van digitale technieken, die ons heel ver heeft gebracht.

"Echter, als we echt aan de grenzen van de energie-efficiëntie willen rekenen, dat de wetten van de fysica toestaan, het lijkt absoluut noodzakelijk dat we moeten overstappen op analoge berekeningstechnieken, terwijl we veel slimmer moeten zijn in het mixen van analoge en digitale signalen voor een maximaal effect."

Dit werk bouwt voort op eerdere ontwikkelingen van memristieve technologieën die zijn uitgevoerd aan de Universiteit van Southampton. Dit omvatte de demonstratie van een nieuwe memristortechnologie die ongekende hoeveelheden gegevens per apparaat kan verpakken, bijna vier keer meer dan eerder gemeld.

Professor Themis Prodromakis, Hoofd van de Electronic Materials and Devices Research Group bij het Zepler Institute in Southampton, zei:"Memristors hebben veel belangstelling gekregen als geheugentechnologie van de volgende generatie door kleiner te zijn, energiezuiniger en toch in staat om meer geheugenstatussen te ondersteunen in vergelijking met bestaande technologieën die routinematig worden gebruikt in onze smartphones en computers.

"Onze groep heeft onvermoeibaar in die richting gewerkt met de steun van EPSRC, bijdragen aan het demonstreren van meer volwassen en betrouwbare technologieën en het verbeteren van hun prestaties.

"Wij spoedig, echter, realiseerde zich dat er veel meer te verdienen valt door het gebruik van deze technologie buiten de voor de hand liggende geheugentoepassingen en hebben eerder aangetoond hoe memristors kunnen worden gebruikt om biologisch leren na te bootsen."

De mogelijkheid om grote hoeveelheden geheugen goedkoop in te pakken is een belangrijke opstap naar een nieuw soort elektronica. traditioneel, de verwerking van gegevens in elektronica is gebaseerd op geïntegreerde schakelingen (chips) met een groot aantal transistors - microscopische schakelaars die de stroom van elektrische stroom regelen door deze aan of uit te zetten.

In dit op schakelaars gebaseerde concept, geheugen is een dure hulpbron die zo spaarzaam mogelijk wordt gebruikt. Tot nu, prestatieverbeteringen werden bereikt door de grootte van transistors te verkleinen en er meer in elke microchip te stoppen. Echter, met transistors die nu hun fysieke schaallimieten bereiken, verdere verbeteringen met behulp van de oude technieken worden steeds uitdagender.

Een directe impact van dit onderzoek op moderne technologieën zou de creatie van ultra-efficiënte hardware voor kunstmatige intelligentie (AI) kunnen zijn. AI leent zich van nature veel gemakkelijker voor analoge implementatie van berekeningen dan voor de huidige digitale technieken die worden gebruikt in onze smartphones en de cloud.

De verwachte energiebesparingen en prestatieverbeteringen door het gebruik van op memristor gebaseerde, analoge microchips suggereren dat dit onderzoek ooit zou kunnen leiden tot hardware die echte intelligentie vertoont zonder de hulp van een supercomputer in de cloud, en toch past in de palm van je hand.

De resulterende proliferatie van intelligente agenten kan elk niveau van sociale en economische activiteit verstoren en de dagelijkse omgeving waarmee we omgaan fundamenteel veranderen.