44年过去了，看看记忆电阻如何变革电子工业

1971年，物理学家Leon Chua提出了第四种集成电路基本构成元素的概念。他相信，由于对称性的存在，新的组件会被创造出来，加入到既有的三种构成元素——电阻器、电容器和感应器——当中。当时，他为这样一种新的存在起名为“记忆电阻（memristor）”，英语单词memory和resistor的混成词。

37年后，第一个记忆电阻被惠普公司生产出来。而今天，研究者相信记忆电阻将在计算机领域掀起一场革命。

从电子到离子

记忆电阻的出现预示着“电子时代”的结束和“离子时代”的开始。

自从1947年被发明后，晶体管一直是制作计算机芯片的主要材料。晶体管通过电子的流动发挥功能，而一旦电子的流动被阻断时——比如遇到电力中断的情况——所有的信息都会丢失。

而记忆电阻能够产生并维持一股安全的电流通过某个装置，“记忆”先前通过的电荷量。这样的特性使得配置记忆电阻的计算机即使突遇断电，也能不依靠存储至硬件的方式将信息留存住。另外，记忆电阻特别的一点还在于，相比于晶体管，它可以突破二进制编码的局限。

像大脑一样运作

最初，记忆电阻主要被用作制作极速存储芯片，它能容纳更多的数据但能耗更少。

Jennifer Rupp是一名电子化学材料学专家，即将供职IBM，为其研发基于记忆电阻的机器，她认为，记忆电阻不同于晶体管的一点是，它不再基于二进制编码——这种计算机方法论上的转变使得人们可以创造出更智能的计算机。突破了0和1的限制，可以计算0到1之间的数值，同时表示多种状态，进行高速的数学和逻辑运算，更类似人类大脑的运作模式。这种转变使得计算机更为强大，并具备了学习和决策的能力，最终推动我们向创造如同人类般的人工智能更进一步。

晶体管由硅制成，这种坚硬的材质由于其特性被用于控制电子的流动，进而管理信息。Gordon Moore，Intel的联合创始人，曾在1975年提出了著名的摩尔定律，即当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。这项定律曾经一次次被证实，也曾为计算机性能更新换代的速率定调。然而，记忆电阻出现后，这样的规律或许很快便走向终结。

记忆电阻技术为这样的重大突破埋下了伏笔：记忆电阻意味着硅时代的结束，它的记忆功能使得计算机能够兼具计算和存储双重功能，节省了传统计算机需要来回进行数据传输所耗费的能力，为电脑实现低功耗，高信息处理能力，大容量数据存储和全新的逻辑模式提供了可能。

竞赛还在继续

2014年，惠普公司发布了利用记忆电阻制造计算机的计划，该计算机被命名为“The Machine”。根据计划，此款计算机将于2020年面世，它将使用电子进行处理，光子进行通讯，并使用离子进行存储。

如果惠普成功开发出此款计算机，那它便确实引领了一场革命。存储技术是影响许多计算机应用程序性能发展的瓶颈。存储器可以做到既快又小，如同处理器上的缓存；存储器同样可以做得既慢且大，比如驱动硬盘。在不同的存储设备间重排数据，并为实现最佳性能，使得正确的数据被放置到正确的位置，是其中最显著的瓶颈。惠普公司宣称，通过高速光学互联与记忆电阻存储器的结合，数据库可以在一秒内处理百亿个更新程序。

生产的成本在不断增加，但收益更为诱人：记忆电阻功耗低，而处理速度快，又比其他硅制的微芯片晶体管信息容量大。

如同物理学领域中的微粒一样，在能够真正制造出记忆电阻之前，我们必须大量积累理论。而现在，我们已经拥有制造其的能力，这个电子工业中“遗落的第四元素”或许会成为我们通向更多人类发现的钥匙。