优秀作品
忆阻器的“前世今生”

编者按

5月19日,在中国人民革命军事博物馆举办的2019年的全国科技活动周上,由科普时报社和中国科普网主办的“科学小记者”实战训练营正式启动。“科学小记者”实战训练营旨在让学生以“科学小记者”的身份近距离接触科技工作者和最新科研成果,在提升孩子阅读、思考、沟通、写作能力的同时,用轻松有趣的方式培养孩子科学精神、激发科学兴趣,提升孩子的视野和格局。

担任本次活动图文小记者的共有9名北京市的学生,中国科普网公众号将陆续发布他们采写的作品。

今天为大家展示的作品来自清华附中上地小学五年级的袁步庭同学,指导老师为科普时报社记者李萍。



5月19日,2019年全国科技活动周活动主场在中国人民革命军事博物馆举行。作为科普时报社的科学小记者,带着兴奋和好奇我参加了科技周的活动,并采访了北京大学某实验室的闫龙皞。

闫龙皞向我们展示了身材迷你、但作用巨大的忆阻器。忆阻器是电路中的第四种基本元器件。它能通过调节施加在忆阻器上的电流、电压的脉冲长度和幅度,改变忆阻器的阻值。这里阻值的状态是基于施加在忆阻器上的电压、电流的历史记录来保持的,就算电流停止了,它的电阻仍然会停留在之前的值,直到接受到反向的电流才会被退回去。这种高低阻态连续可调,在存储、神经网络等方面有巨大的应用空间。


袁步庭入迷地观察着展品


闫龙皞说,一般的芯片得用6个左右的器件才能模拟大脑的一个神经元,而使用忆阻器的芯片只用一个器件就可以模拟大脑的神经元,也就是说,这个忆阻器芯片能用最少的器件来模仿人类大脑。

忆阻器的想法是30多年前的一位华人教授根据数学理论提出的,但是一直都没有人做出来。直到2008年,美国的惠普实验室成功做出了一个模型。而用忆阻器模拟神经元发展类脑芯片也是近10年的事情,各国都在争分夺秒地研究。

我问闫龙皞:中国为什么要做忆阻器呢?



闫龙皞告诉我:做芯片的人都在追求一个芯片上能集成更多的晶体管,就需要晶体管的工艺越细越好。中国的芯片工艺方面发展比较落后。我们中国大陆现在晶体管的制程是28纳米,目前最先进的集成电路工艺公司在台湾,已经达到7纳米的程度,按照70%的递减速度,中间隔了20纳米,14纳米,10纳米工艺,有好几代,现在世界水平是7纳米,再下一代是5纳米,已经到了极限,所以在工艺制程方面想要达到世界领先水平还是很难的。

现行我们普遍使用的计算机、手机的芯片都是冯·诺依曼架构,已经发展到了瓶颈期,需要一种新的存算一体架构来打破这种瓶颈,中国可以依靠这种“新架构”实现芯片行业的“弯道超车”。新架构就是来模仿人类大脑的神经元,发展类脑芯片,忆阻器就是一个方案。闫龙皞说,现在用我国现有的60纳米的工艺就可以在一个芯片上集成与一个人脑相等数量的神经元,只要研发应用,稳定工艺水平,就可以实现超越的目标啦!

通过对忆阻器的了解,知道我们在类脑芯片的研究方面和国外处在同一起跑线上,希望中国能实现超越的目标!加油忆阻器!加油中国!


指导老师点评:

受父亲的影响,袁步庭同学选取了专业性很强的选题。采访中语言表达能力强,与采访对象积极沟通,过后将专业知识消化吸收,文稿思路清晰。


自我介绍:

我是袁步庭,我喜欢数学和科学,还有机器人,在我的特长里边,我已经获得了很多奖项了!

我最喜欢下棋了,我擅长很多种棋,除了国际象棋和中国象棋,我还会世界各地的棋,比如牛角棋、篱笆棋、爱因斯坦棋等棋,这些棋都是爸爸教给我的,爸爸是五星志愿者。

我和我的爸爸在社区里教小朋友们下棋,爸爸还自己按照国际象棋的规则,发明了一种棋叫火焰棋。

现在我已经成了一名志愿者了,我的目标是像爸爸一样成为五星科普志愿者!我希望和大家成为好朋友。谢谢大家!