Нейристор - мемристор, що демонструє поведінку, подібну поведінки нейрона
Всі елементи сучасних обчислювальних систем побудовані на базі дискретних ключів, транзисторів, які можуть знаходитися в двох станах, у включеному і вимкненому. Але в світі є ще один вид обчислювачів, з якими ми добре знайомі, це мозок людини і інших живих істот, робота якого базується зовсім на інших принципах, ніж сучасні комп'ютери. Замість того, щоб просто включатися чи виключатися, окремі нейрони виробляють короткі сплески діяльності, нервові імпульси. Та інформація, якою оперує нейрон, кодується формою і тривалістю цього імпульсу. Відмінності між цими двома принципами побудови обчислювальних систем заважали людям моделювати нейрони, використовуючи можливості обчислювальної техніки, єдине, чого вдалося досягти, так це того, що кожен окремий нейрон моделювався на рівні програмного забезпечення. А про недоліки такого підходу говорити, мабуть, зайве.
Але дослідники з лабораторій компанії HP знайшли спосіб створення чіпа, який буде працювати на основі електричних імпульсів, які є першим і максимальним на нинішній момент наближенням до імпульсів, вироблюваним нейронами. Фахівці HP, які працювали у свій час над реалізацією мемристоров, з'ясували комбінацію мемристора, конденсаторів і інших електронних компонентів, яка може виробляти електричні імпульси, подібні нервовим імпульсам, і які отримали назву нейристоры. І хоча ці електричні імпульси мають більш прості характеристики, ніж нервові імпульси, використовуючи такий підхід можна вже прямо зараз приступити до створення кремнієвих чіпів, що містять на своєму кристалі величезна кількість таких нейристоров, і які можуть оперувати більш великими кількостями інформації, ніж звичайні чіпи, які працюють на двійковій системі.
Для того, що б отримати подібне нейрона поведінка, дослідники взяли за основу спрощену модель нейрона, заснованого на білках, які є джерелом і провідником електричних сигналів. Коли нейрон активується, натрийсодержащие "канали" відкриваються, дозволяючи іонам переміщатися в нервовій клітині, змінюючи розподіл електричних зарядів усередині самої нервової клітини і на її поверхні. Реакцією на це стає відкриття каналів з іншого провідністю, що дозволяє іонам з іншого полярністю переміщатися всередині клітини, відновлюючи баланс розподілу електричного заряду.
В електронній схемі нейристора дослідники як раз і реалізували два канали зі зворотним провідністю. Кожен їх цих каналів складався з конденсатора, що працює паралельно з мемристором, який використовувався для розряду накопичився в конденсаторі електрики. У відповідь на електричні імпульси, які мають амплітуду вище деякого порогового значення, що подаються від генератор імпульсів або від іншого нейристора, зроблена електрична ланцюг виробляла "сплески активності", вельми нагадують нервові імпульси, що виробляються цими нейронами.
На жаль, мемристор на основі оксиду ніобію NbO2 споживає для своєї роботи значну кількість енергії, яка виділяється у вигляді тепла. З-за цього поки ще не надається можливі розташувати безліч нейристоров з великою щільністю на одному кристалі. Але сучасній науці відомі й інші типи мемристоров і резистивних матеріалів, серед яких можна спробувати знайти комбінацію, яка буде споживати для своєї роботи малу кількість енергії, яку можна буде використовувати в традиційних технологіях виготовлення напівпровідникових приладів.
І навіть, незважаючи на те, що отримані імпульси від нейристоров трохи не дотягують по складності і по інформативності імпульсів до цих нейронів, у приладів та обчислювальних пристроїв на базі нейристоров є вже прямо зараз маса всіляких застосувань в самих різних областях.