Bien, veamos ¿Cuáles son los elementos pasivos en electricidad básica? La respuesta es resistencia, inductor, capacitor y memristor… ¿memristor? No, no es un error. Los memristores existen, o al menos hasta hace poco solo en el papel, pero gracias a los avances de HP en nano electrónica y a los aportes teóricos del  Dr. Leon Chua, es altamente probable que los veamos pronto, al menos inicialmente en dispositivos informáticos de consumo como memorias y discos. Pero sus aplicaciones no se quedan allí. Pueden ser la clave para una nueva generación de computadoras, o la emulación de neuronas artificiales.

 

 

 

 

A efectos prácticos, un memristor o  memory resistor es, en esencia, una resistencia con memoria. El descubridor de este elemento fue el Dr. Leon Chua en el año 1971. En una entrevista en el diario El Pais dijo «La resistencia siempre ofrece el mismo nivel de dificultad al paso de la corriente; el memristor no, ya que varía según sea la cantidad de electricidad y la dirección del flujo: en una dirección, aumenta la resistencia; en la otra, disminuye«.

Los elementos pasivos clásicos, resistencia, inductancia y capacitancia,  establecen la relación de las cuatro magnitudes fundamentales de las teórica de los circuitos eléctricos, como son el potencia o voltaje (V), la intensidad o corriente eléctrica (I), la carga eléctrica (Q) y el flujo electromagnético (?). A partir de estas se establecen las tres leyes base que rigen el comportamiento de los circuitos eléctricos:

 

V = I x R
Q = C x V
? = L x I

 

En 1971, el Dr. Chua propuso la existencia de un cuarto elemento pasivo, al que llamó memristor (M) porque era como una resistencia con memoria, cuya ecuación de comportamiento es:

 

 

? = M x Q

 

 

En el caso de comportamiento lineal, no se diferencia en lo absoluto a una resistencia estándar,  pero en el caso no lineal, presenta un comportamiento bastante diferente por no decir curioso. El elemento tiene un marcado factor de histéresis en su curva tensión/corriente.

 

Este conocimiento estuvo mucho tiempo olvidado en gran parte debido a la imposibilidad por parte del Dr. Chua de imaginar la tecnología necesaria para poder fabricar dicho dispositivo.

Esto cambio en 2008, gracias al Dr. Stanley Williams de HP Labs, que en sus primeras investigaciones en nanotecnología, y luego e diversas pruebas, encontró un dispositivo que de comportaba en forma extraña, y del cual no conocían ningún modelo físico que explicara en forma concluyente cómo funcionaba y sus respectivas propiedades físicas. Gracias a la observación de un colaborador en el laboratorio, el Dr. Williams recupero la investigación del Dr. Chua y puso manos a la obra.

 

 

 

El factor clave del memristor es que tiene la capacidad de recordar el último valor de voltaje que ha tenido. Manipulando convenientemente la corriente que atraviesa al memristor, es factible hacer que este actué como una memoria, ya que estos valores se pueden interpretar en forma de 1 y 0. De esta manera, y controlando la corriente eléctrica que atraviesa al memristor, es posible escribir, recuperar y modificar información. La ventaja en todo esto es:

 

1)      El memristor retiene la información memorizada sin necesidad de suministrarle energía.

2)      Un memristor en muy pequeño.

 

Esto es interesante. Teóricamente, el tamaño de un memristor es la decima parte de un transistor, en otras palabras, en el espacio de sustrato que en cual cabe un transistor se pueden albergar 10 memristores. Este detalle puede darle un respiro a la conocida Ley de Moore, y mantener la tendencia de densidad de integración por algunos años más.

En este sentido, el Dr. Williams ha estimando que la tecnología de memristores de HP probablemente pueda estar disponible en forma comercial a mediados del 2013. De ser así, podría por fin ver la luz un tipo de memoria basada en esta tecnología, llamada ReRAM, la cual podría sustituir a la actual DRAM con sus inherentes ventajas en cuanto a velocidad y capacidad de almacenamiento.

Pero en donde se verá el gran salto es en el diseño de microprocesadores. Otra característica interesante de los memristores es que agrupándolos en conjunto pueden actuar como dispositivos lógicos. Esto abre un nuevo camino. Hasta ahora los computadores como los conocemos tienen una clara división en su operación. Toda la lógica de proceso esta almacenada en el microprocesador, y los datos en la memoria, y esta última no hace procesos lógicos. Un dispositivo lógico basado en memristores puede hacer las dos funciones, procesos lógicos y memoria, a la vez y en un solo sitio, en otras palabras, una memoria inteligente.

 

Fuentes:

‘Memristive’ switches enable ‘stateful’ logic operations via material implication

How We Found the Missing Memristor

The fourth element: characteristics, modelling and electromagnetic theory of the memristor

HP advances next-gen ‘memristor’ memory technology