RLC以外的第四器件：忆阻器，你知道么？

辛昕

RLC以外的第四器件：忆阻器，你知道么？ [复制链接]

早在08年7月，我们EEWORLD论坛就报告过关于当年HP实验室发现的 忆阻器：忆阻器最早在1971年被华裔科学家 蔡少棠在理论上预测了，沉寂37年之后，2008年，HP实验室传出，在纳米级系统上，证实了这一神奇器件的存在。链接如下：
                                       https://www.eeworld.com.cn/others/market/200807/article_17935.html

       事情过去一年多，不知道你对这个忆阻器了解多少呢？

       我是最近无意在杂志上看到的信息。来了兴趣，就在网上搜索，发现这项发现，得到很高地赞誉：位列很多“2008年度科技发现”之列。而事实上，这个忆阻器也确实值得期待：
       它的最基本描述是：它的阻值由通过它的电流大小决定——也就是说，它任一时刻的阻值都只是时间的函数，这也就说明，即使是突然断电，它也能保持断电前的阻值，或者说一种状态——所以，现在它最大的一项应用就是用于制作新型的存储器和内存——RRAM，以取代DRAM。据说，一旦投入使用，会产生巨大的提高：电脑不再怕断电丢失资料；此外电脑开机不必等几分钟......

      当然，忆阻器要投入实际商用，还有一段路要走。但是，作为一种“其他三种无源器件任何组合都无法模拟的功能”（蔡少棠语）的神奇器件，它是值得我们期待的。
       为了进一步了解这个忆阻器实际上的特性——因为，很多媒体报告的文章或不全面，或甚至有一些歪曲，不能取代原论文。
       于是我就上网找了两篇论文：
       一篇是38年前，蔡少棠教授的论文《忆阻器，消失的第四器件》
       一篇是2008年5月HP实验室发表的《寻获失落的第四器件》
        但本人只能找到两篇文章的英文原文，还是PDF的。
       所以，读起来相当困难，看了一个下午只是看了几页。
       此外，文中用的一些公式和分析方法是我没办法看懂的。

      但是，还有几点观感，愿在此与各位分享的：
      媒体文章里说的“阻值是流过忆阻器的电流的函数”，这个说法当然是没错的，但是，它只是一个特例。对于忆阻器来说，它最根本的特征应该是，它是由 磁链（或说磁通）和电荷的比值定义的。
      而磁通是电压对时间的微分。当然，电荷也可以看成电流对时间的微分。
      于是，与普通的电阻由电压和电流的比值定义相比，这个忆阻器最大的特别是它是由电压的变化率和电流的变化率的比值定义的。
      在这里，蔡少棠本人还说过这么一段话：一直以来，我们用错了比较的物理量，我们应该用的是其变化率，而不是它本身。就像牛顿用加速度（速度的变化率）和力的比值来定义运动，而亚里士多德却是用力和速度的比值来定义，所以，亚里士多德是错的，而牛顿是对的。
     （对于以上意见，辛昕个人保留意见。因为我电磁学的知识匮乏，在此无法进行辩解或者应和，各位自有自己的看法。）

       但是，我们不能不说，蔡少棠教授的思考是很深远的。
       首先，在预测这个器件的时候，没有任何物理实物，蔡教授仅仅是从电路的四个基本量：电流，电压，磁链，电荷四个量的组合去考虑。
       4个取两个的组合数是6。除去：
       电荷是电流对时间的微分，磁链也是电压对世间的微分外，由电压比电流得到电阻，电荷比电压得到电容，磁通比电流得到电感以外，还漏了一个。
       那就是，电流和磁通的比值。于是，蔡教授就从这里开始，去思考这个比值可以定义出什么。并且利用晶体管电路模拟，从而得到一个性能非常神奇的忆阻器。
        这种单纯从思考中发掘出全新的领域的神奇过程，是西方希腊化科学体系的重要特征：因为古希腊人对自由的追求，他们的许多学术研究都是纯粹学术，没有任何实际用途。比如，两千年伟大的阿基米德在研究各种空间图形的时候，一点实用都没有，并且无法在自然界找到任何物理实在，但是，谁会想到，现在，人们发现在物质的分子结构中就是这些各种各样的立体图形......
       所以，可以说，蔡少棠教授的忆阻器也是属于这种情形：在2008年，HP实验室传出他们在纳米级系统中证实在 弱忆阻性 的存在之前，蔡少棠的假设可以说毫无意义的。可是，即使在那个时候，在蔡少棠教授本人都没把握此器件真的会自然存在的时候，他的论文依然非常严谨地分析，写了长长的13页，对忆阻器的性质做了好几个预测。
       这不能不说，这种科学精神是伟大的，更是值得我们学习的。更是值得我们中国人学习的——中国传统科学很多时候都出于实际应用，这也就是为什么虽然我们的数学一度领先世界，却无法像西方希腊化科学一样，形成公理化的严谨体系。——
      当然，东西方科学各有其特色，在此无优劣之分，只是说，至少在目前的发展上，西方希腊化科学更加显示出强大的生命力。

       以上扯了那么多，最后，想说的是：
      小弟是个初学者，而且物理电磁学学得浅薄。所以，很难看懂这篇英文的论文。所以，特意把它发到此，请论坛里各位高手看看，指教指教！
      顺便也教教小弟和众多对此感兴趣却难以读懂此论文的初学者，在此感激不尽！！
   

qushaobo

第四元件,吹的有点过.不过这总是新东西.

辛昕

吹得过不过，额，哥们，帮忙看一下论文呗，看了才知道吧，，，，

oyster

先认真学习一下，看着第四元件出世！

ttianjiao

学习

fengzhao0513

很有前景 虽说有点高深 还是尽力看看

cqr

刚看到这篇文章，我想每个人成长的过程中都有局限性，借鉴一下大师级人物思考问题的方式是有益的！楼主整理的很不错！

cah07

大大的赞！！