美國哥倫比亞廣播公司的《疑犯追蹤》塑造了一個人物，他設計出一種能預測恐怖襲擊的機器。

圖片來源：哥倫比亞廣播公司

普通晶體管的替代者或許能在這個10年后進入市場，這預示著傳統計算機功能結構將出現徹底性的重新設計。憶阻器——過去6年間大量研究的主題——將成為一系列新設備的基本構件，這些設備從“物聯網”內部的傳感器和記憶芯片，到科學家、工程師和華爾街職員用于處理海量數據的巨型計算機。

今天以及過去的50年里，計算機用快速動態存儲器處理數據，并將數據經由電線（輸出/輸入通道）傳遞到速度較低的永久磁盤存儲器中。憶阻器能夠將動態存儲器（臺式電腦的隨機訪問內存）和硬盤驅動器或閃存的最佳性能結合到單一設備中，以便在電源被切斷時仍能保存數據。

這一理論可追溯到上世紀90年代末，當時惠普公司高級研究員StanWilliams建立了該公司的信息和量子系統實驗室，以便開拓未來20年的計算技術。40年來，工業界不斷制造基于摩爾定律的更小、更便宜的晶體管。英特爾公司創始人GordonMoore在1965年發布的觀察報告顯示，能安裝在芯片上的晶體管的數量大約每兩年就增加一倍。

于是，Williams研究團隊開始研發越來越小的晶體管，這致使他們考慮當設備縮小到單個分子大小時會發生什么，以及單個原子運動將如何影響其性能。但在這個尺寸上，研究人員遇到了無法解釋的問題，直到2008年，當時一個研究小組讀到了加州大學伯克利分校電氣工程師和計算機學家LeonChua在35年前撰寫的論文。

在論文中，Chua預計，憶阻器將變成第四個電子元件，其他3個分別是電阻器、電容器和電感器。Williams意識到，他的研究團隊正在看到Chua的預測在二氧化鈦薄膜上實現。隨后，其他科學家也加入到探索中來。2012年，HRL實驗室（一個由通用汽車公司和波音公司共有的研究設施）宣布首次成功運行憶阻器陣列，即利用了用于電子設備生產的互補金屬氧化物半導體（CMOS）制造工藝。

新舊電子產品運行方式存在根本不同。晶體管開關處于開或關之間的狀態，反之憶阻器，就像模擬裝置那樣，能夠處于中間狀態。開發商期望憶阻器能更快發展。2010年，惠普公司預測，憶阻器設備將能在當年進入市場。但惠普公司實驗室總建構師KirkBresniker卻認為不太可能。在能夠商業推出之前，此類設備還需要更多的研究工作。

惠普公司及其研發伙伴仍在元素周期表中尋找元素的精確組合，以及能保存完整數據的最好憶阻功能的特定生產過程。他們還希望將該技術與CMOS標準芯片相結合，這樣一來能以合理成本進行大量生產。

同時，如何建造憶阻器的理念也在持續演進。在6月中旬召開的惠普公司探索會議上，該公司首席技術官MartinFink概述了一個簡單的體系結構，他將其簡單地稱為“機器”。它包含一套記憶電路，并利用光導纖維而非銅線連接到高效專用處理器上。

該行業有若干目標處于變化中。憶阻器可以大大提高電子元件的能源效率，并能更好地處理數據洪流。對于這些設備的發展而言，一個必不可少的因素是，計算能力和儲存密度指數式增長的延續，在過去40年里，這些產品的價格出現了暴跌。出于類似原因，IBM剛剛宣布將投入30億美元，用于研發實驗性“后硅”結構和芯片，并預計在10年里能出現現存體系的根本性變化。

這些變化將帶來計算機操作系統的極大變化，以適應不再區分動態存儲器和長期存儲的計算機硬件。Bresniker認為這種改變是一個契機，以拋棄煩瑣的操作系統代碼——這些代碼以前用來適應老式硬件的限制。

在惠普公司目前的開發時間表中，憶阻器將于2015年進入最早期生產階段，并于2016年啟動雙列直插內存模塊用于計算機內存。用于“機器”的操作系統將在2017年進入公開測試階段，2019年，新體系結構將被用于實際產品。即便這些計劃都未成功，Bresniker也認為，這樣的嘗試是值得的：“每一個部分都是有趣的。拔出銅且裝上纖維將更有效，即便是在傳統計算機和記憶體制中也是如此。我們需要替換記憶技術。”

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