Memristoren bringen Computer auf Trab

Platine mit einer Memristor-Anordnung.

Bild: Mohammed Zidan, umich.edu

Indem Transistoren durch Memristoren ersetzt werden, erhöht sich die Rechenleistung von Computern, während deren Energieverbrauch sinkt. Diesen Weg gehen Forscher an der University of Michigan. Memristoren sind elektrische Bauelemente, die die Funktionen von Datenspeichern und variablen Widerständen in sich vereinigen.

Eine Frage des Widerstands

Wei Lu, Professor für Elektro- und Computer-Ingenieurswesen und Gründer von Crossbar: "Historisch gesehen hat die Industrie die Leistung von Computern verbessert, indem sie die einzelnen Komponenten schneller gemacht hat. Doch obwohl Prozessoren und Datenspeicher immer schneller wurden, sind die Computer nicht effizient, weil der Datenaustausch zwischen den beiden Komponenten nicht schnell genug abläuft."

Memristoren könnten die Lösung sein. Sie lassen sich so programmieren, dass sie unterschiedliche Widerstände haben können. Damit sind sie Bauteile, die Informationen in Form von unterschiedlichen Widerständen speichern. Sie ermöglichen die Funktionen von Prozessor und Datenspeicher in einer Einheit. Damit entfällt der Engpass zwischen den beiden Bauelementen.

Teilrückkehr zum Analogrechner

Während Daten normalerweise in Form von Einsen und Nullen digital gespeichert werden, arbeiten Memristoren mit unterschiedlichen Widerstands-Niveaus, also analog. Einige Anwendungen, etwa die Imitation des Gehirns durch neuronale Netzwerke, ließen sich damit verbessern, meinen die Forscher. Maschinelles Lernen und Algorithmen der Künstlichen Intelligenz wären optimierbar. Ganz konkret könnten Computer auf Memristor-Basis Simulationen erleichtern und Wettervorhersagen verbessern. Für normale Rechenfunktionen sind Memristoren allerdings ungeeignet. Das klappt besser auf dem klassischen digitalen Weg.

Lu nennt als Beispiel für den Vorteil von Memristor-PCs das Rechnen mit Matrizen. Das sind Werte, die in Quadraten mit vielleicht 32 mal 32 Feldern angeordnet sind. Herkömmliche Computer ermitteln den Wert einer Reihe, indem sie die einzelnen Werte erfassen und dann addieren. Lus Rechner jagt einen Stromstoß durch alle Felder und hat schon das Ergebnis.

Quelle: www.pressetext.com/Wolfgang Kempkens