حل مازها با مموریستور ها

Solving mazes with memristors: A massively parallel approach

Yuriy V. Pershin and Massimiliano Di Ventra
Phys. Rev. E 84, 046703 – Published 14 October 2011

حل مازها ها فقط سرگرمی سرگرم کننده نیست: آنها مدل های نمونه اولیه در زمینه های مختلف علوم و فن آوری هستند. با این حال، هنگامی که پیچیدگی پیچ و خم افزایش می یابد، راه حل آنها سنگین و بسیار وقت گیر است.  نشان دادن این که یک شبکه از memristors-resistors با حافظه می تواند این مشکل حل کند. به طور خاص، حل مشکلی شبکه شبكه های ممریستورها به صورت موازی بسیار موقت اتفاق می افتد، زیرا تمام memristors در شبکه همزمان در محاسبه مشاركت می كنند. نتیجه محاسبات سپس در حالتهای memristors ثبت  شود و  در زمان بعد استفاده و / یا بازیابی شود. علاوه بر این، شبکه memristors همه راه حل های ممکن درمازها چند راه حل را پیدا کند و راه های حل را با توجه به طول آنها انتخاب  کند. نتایج  نشان می دهد نه تنها استفاده از شبکه های memristive به زمینه محاسبات گسترده موازی، بلکه یک الگوریتم برای حل mazes، که می تواند برنامه های کاربردی در زمینه های مختلف را پیدا کند.

نقشه پیچ و خم به یک شبکه از memristors (پردازنده memristive). (پانل سمت راست) پیچ و خم با آرایه ای از خطوط عمودی و افقی با دوره ای از پیچ و خم پوشش داده شده است. (پانل سمت چپ) معماری شبکه memristors که در آن هر عبور از خطوط عمودی و افقی در آرایه (در پانل سمت راست) توسط یک نقطه شبکه ای که چندین واحد اصلی از memristors و سوئیچ ها (ترانزیستورهای میدان اثر) ضمیمه شده اند. توپولوژی پیچ و خم به حالت سوئیچ ها کدگذاری می شود، به طوری که اگر بخش کوتاهی که نقاط اتصال مجاور را در آرایه عبور می کند از دیوار لبه عبور کند، حالت سوئیچ مربوطه متصل نیست (نشان داده شده با نمادهای قرمز (خاکستری تیره) ] همه سوئیچ های دیگر در حالت متصل هستند. ولتاژ خارجی (V ) در سراسر نقاط اتصال مربوط به ورودی (V ) و خروج [زمین (GND)] نقاط maze.Reuse و مجوز

(الف) شروع مجدد شبکه ممریستورها را می توان با استفاده همزمان از GND انجام داد و به طور مناسب انتخاب کرد
V
1
  ولتاژ در یک الگوی شطرنجی به تمام نقاط شبکه برای مدت زمان کافی طولانی به طور ایمن سوئیچ memristors به ​​حالت OFF. توجه داشته باشید که از آنجا که قطبی های memristors در شبکه متناوب هستند، قطب های ولتاژ متناظر نیز متناوب هستند. در حین شروع، تمام سوئیچ ها باید در حالت متصل باشند یا باید قبل از کدگذاری پیچیده (همانطور که در طرح نشان داده شده است) را رمزگذاری کنند. (ب) برای خواندن حالت ممریستور، چنین ممریستور (نشان داده شده در مرکز) را می توان از بقیه مدار تعویض کرد که سوئیچ های مربوطه به حالت غیر متصل (نشان داده شده با نمادهای قرمز (خاکستری تیره)] و سوئیچ خود را به حالت متصل می کند و می تواند با استفاده از یک پالس ولتاژ کوتاه کوچک (یا دو پالس ولتاژ دو قطبی برای به حداقل رساندن اختلال حالت مایمستر) از دامنهV2 .Reuse و مجوزها

راه حل یک پیچ و خم یک مسیر. (a) وضعیت شبکه درt=0.075s . زنجیره ای از memristors در حالت کم Memristance [نشان داده شده توسط نقاط قرمز (خاکستری تیره) نقاط قرمز (خاکستری تیره)] به طور واضح نقطه ورود و خروج از پیچ و خم را متصل می کند [توجه داشته باشید که memristors در حالت OFF- هنگامی که
رممنج(t=0)>90Ω نشان داده نشده است. در اینجا، هر خاطریستور دیگر در مسیر راه حل، در حالت کم قدرت قرار دارد. (ب) وضعیت شبکه در=0.12s . توجه داشته باشید که درt=0.1s ، نشانه ولتاژ اعمال شده تغییر کرده است. درt=0.12s ، هر memristor در طول راه حل راه حل پیچ و خم نشان می دهد. مقاومت در اهم است، ولتاژ در ولت و جریان در amperes.Reuse و مجوز

راه حل یک پیچ و خم چند راه. وضعیت شبکه درt=0.047s . راه حل پیچ و خم حاوی دو قسمت مشترک [نقاط قرمز (خاکستری تیره) که توسط یک خط قرمز (قهوهای مایل به قرمز) متصل شده] و دو بخش دیگر از طول های مختلف نزدیک به گوشه پایین سمت چپ. Memristance در بخش کوتاه (نقاط آبی (بسیار خاکستری تیره) که توسط یک خط قرمز (قهوهای مایل به قرمز) متصل است] کوچکتر از قطعه طولانی است [نقاط سبز (خاکستری روشن) که از خط قرمز (خاکستری تیره) جریان از طریق بخش کوتاهتر بزرگتر است و در نتیجه تغییر در حالت memristors در این بخش بزرگتر است. فلش در پایین نشان می دهد که در آن یک اصلاح از پیچ و خم از شکل. 3 ساخته شده است (موقعیت بخش حذف شده از دیوار). مقاومت در اهم است، ولتاژ در ولت و جریان در amperes.Reuse و مجوز

منبع

 https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.84.046703