Serias dudas sobre si el memristor ha sido realmente fabricado

Leon O. Chua predijo en 1971 que existía un cuarto elemento de circuitos eléctricos pasivos que completa al trío de los que tienen dos terminales, la resistencia, el condensador y la inductancia, al que llamó memristor  (memory resistor). En 2008 científicos de Hewlett-Packard (HP Labs) liderados por R. Stanley Williams publicaron en Nature la fabricación mediante nanotecnología del primer memristor. Muchos pusimos a Chua (y también a Williams) en la antesala del Premio Nobel de Física. Hoy en día, mucha gente duda del artículo publicado en Nature. Un memristor se basa en el flujo magnético y no se puede usar como dispositivo de memoria, porque es un elemento pasivo; sin embargo, el nanodispositivo de los HP Labs no se basa en el flujo magnético y actúa como un almacén de memoria, como un elemento activo. Estas dudas son poco importantes para los HP Labs y para las tecnologías presentes y futuras basadas en su dispositivo, como las MRAM, pero suponen un duro golpe en la carrera hacia el Nobel de Física si el memristor predicho aún no ha sido fabricado. Nos lo cuenta mucha gente, por ejemplo, Sascha Vongehr, “The Missing Memristor: Novel Nanotechnology or rather new Case Study for the Philosophy and Sociology of Science?,” arXiv:1205.6129, 1 Mar 2012, y Paul Meuffels, Rohit Soni, “Fundamental Issues and Problems in the Realization of Memristors,” arXiv:1207.7319, Subm. 31 Jul 2012.

Las críticas hacia el artículo publicado en 2008 por los HP Labs provienen de varios frentes. Por un lado, el diseño de su memristor es similar a otros dispositivos conocidos desde 1995, pero cuyos autores respectivos en ningún momento proclamaron que se tratara de memristores; si los dispositivos anteriores no eran memristores, por qué iba a serlo el nuevo. Por otro lado, se conocen circuitos basados en resistencias, condensadores e inductancias que describen muy bien el funcionamiento del dispositivo de los HP Labs, algo que debe ser imposible con un memristor; si es posible es porque no es un memristor. Más aún, desde 2008 se ha ido imponiendo una nueva definición del memristor que es compatible con el dispositivo de los HP Labs, pero que viola ciertas propiedades de la propuesta original de memristor de Chua. Finalmente, el modelo teórico utilizado por Williams para validar el funcionamiento correcto de su dispositivo no corresponde con la definición original de memristor de Chua. Pero los críticos tienen un gran problema, se ha apuntado tanta gente al carro de investigar en “memristores,” que lograr que una revista prestigiosa acepte un artículo con críticas razonadas al trabajo publicado en Nature raya lo imposible. Los críticos se han convertido en una minoría disidente.

Más info sobre memristores en este blog:

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Publicado en Nature: Memorias flash “inteligentes” que utilizan memristores nanotecnológicos

Memorias flash rápidas basadas en un memristor nanotecnológico

13 pensamientos en “Serias dudas sobre si el memristor ha sido realmente fabricado

  1. Es importante destacar que lo que se pone en duda no es la teoría del memristor, o más generalmente hablando, de los sistemas memristivos o incluso de los aún más generales sistemas con memoria (mem-devices). Lo que se pone en duda es la realización experimental que HP tiene de ellos.
    A nivel teórico, hay varios “claim” que señalan que el memristor no es el cuarto circuito, etcétera. Realmente, si nos ponemos puristas, habría que reformular las preguntas en sus justos térmicos. Los mem-devices y algunas de sus generalizaciones (como los fractores) son algo sutilmente distinto a la dinámica R-L-C acostumbrada, dado que son intrínsecamente no-lineales.

    Lo que algunos discuten, como el diagrama histerético, no es el punto de la discusión, en mi opinión, pero sí una de las propiedades que ahora se discute como “fingerprint” de un circuito memristivo. Lo que es bastante posible, es que este debate conducirá a algo que se vió, por ejemplo, en la discusión sobre la definición de exoplaneta. No había acuerdo sobre qué era lo que realmente caracterizaba el decir X es un planeta. Al final, no debemos olvidar que es la “industria” la que hace necesaria una definición (en especial si hablamos de patentes, definiciones, y similares, cosas que al final “den dinero”). Supongo que ahora habrá otra oleada de papers discutiendo qué propiedad, y cuál no, es la que debería establecerse como memristor, porque a pesar de que los papers de Chua y Kang lo dicen “claro”, ha habido mucha elaboración ulterior que hace necesario un consenso.

    Me temo que todo esto está también causado por el advenimiento comercial del memristor a finales de este año, principios del año que viene. El tener que pagar a alguien por patentes o por la invención del memristor es algo duro, y más si no es justo porque ya existían antes.

    Ya mencioné en otro post hace un tiempo que yo me enteré de la existencia del memristor siguiendo la sección de tecnología e informática del teletexto de TVE, ahora ya inexistente. La deuda de RTVE se pagó alegremente para tener una boca más de propaganda, liquidando algunas cosas valiosas de la parrilla. ¡Qué triste que la RTVE y su deuda se pagara de forma tan oscura por los que ahora tanto critican! (Perdón por el comentario con tono político, pero es que veo que siguen sin llegar a acuerdos y me duele no ya a mí, que me tengo que buscar las castañas fuera, sino por los que vienen detrás, como algunos ex-alumnos míos que me dicen “cuanta razón tenías y tienes”). En fin. Un saludo.

  2. No voy a entrar en la definición (y contenido) del término en sí, algo en lo que hasta los hermanos Biolek han andado discutiendo en foros, que si memristor, que si sistema memristivo, y autores bien relevantes (incluyendo el propio Chua) han tratado desde hace tiempo (Circuit elements with memory: memristors, memcapacitors and meminductors
    Massimiliano Di Ventra, Yuriy V. Pershin, and Leon O. Chua entre muuuuchos).

    Si tengo una duda con respecto a ” Por otro lado, se conocen circuitos basados en resistencias, condensadores e inductancias que describen muy bien el funcionamiento del dispositivo de los HP Labs, algo que debe ser imposible con un memristor; ” ¿Te refieres a los circuitos implementados para simuladores circuitales como Spice? SI la referencia era para estos subcircuitos, no creo que hubiera problema, ya que si bien hacen uso de R, L, y C’s para almacenar el estado del dispositivo, eran los generadores de tensión y corriente eran los que atribuían el comportamiento memristivo.

  3. Entonces ¿no se podran hacer todos esos proyectos de redes neurales y memorias no volatiles, o simplemente el problema es de deficinión?

    • Solo de definición, Gabriel, algo importante de cara al Premio Nobel y cosas así, pero sin importancia en aplicaciones prácticas (donde da lo mismo que el dispositivo sea pasivo o activo).

    • Y cual es el problema en resumen, de que no cumple con las leyes de la termidinamica, y de que es como un condensador quimico?

      • No es un condensador químico como teoriza el articulo “Fundamental Issues..”. En general presentan un análisis muy simplista y en algunos puntos profundamente erróneo de un fenómeno muy complejo. El memristor propuesto por HP tiene una retención muy alta, al nivel de los materiales ferroelectricos, el segundo termino de las ecuaciones de Volterra que definen el comportamiento no lineal del memristor es dominante tal y como ocurre en los materiales ferroelectricos. En cuanto a su análisis termodinámico, aunque discutible (usar el principio de Landauer en un elemento analogico es erroneo), da en el clavo en que un “memristor” tal y como fue planteado en 1971 viola ecuaciones fundamentales.
        En realidad la culpa es de HP por publicar documentación sensacionalista como poco análisis teórico.

  4. Cada cierto tiempo sale ese tipo de noticias de hemos logrado violar el segundo principio de la termodinámica y bla, bla, bla. Si, y viajar en el tiempo, pues venga que le vaya bonito con los escuadrones romanos y salude de mi parte a Maximus Aurelios.

    • Hay un “Universo infinito” de generalizaciones tanto de la Termodinámica clásica como de la Física Estadística clásica (basada en la entropía de Shannon-Boltzmann-Gibbs). Más que violar las leyes termodinámicas, la cuestión sería qué generalización se da (dado el caso) en la Naturaleza, en qué condiciones y si ello permite “excepciones” a las leyes termodinámicas conocidas. Nota que el principio de incertidumbre aplicado a un proceso virtual en QFT lleva a la violación de la conservación de la energía en un intervalo de tiempo pequeñísimo…Por supuesto, no es observable…

      Saludos

  5. Concuerdo en que el el término memristors no es adecuado para definir esta nueva ola de elementos electronicos. Quizas la gran aportacion de Chua fue su articulo de 1976, y no el tan famoso de 1971, donde describe los sistema memristivos. Sistemas con una pinched hysteresis loop que dependen de una variable de estado controlable electricamente. En cierto modo estos elementos ya eran conocidos. Siendo honestos los memristors tienen un componentes de marketing importante y yo los definiria como un subtipo extremadamente util de los materiales de Cambio de Fase. El verdadero hallazgo de HP es haber encontrado una combinacion de materiales que permite una conmutacion (paso de ON a OFF) super-exponencial (e^e^x), lo cual otorga una no volatilidad, retención y rapidez de conmutacion nunca antes vista. Un saludo desde el departamento de investigacion del Imperial College de Londres.

  6. Hola, soy estudiante de ingenieria electronica y todo este tema me interesa muchisimo, solo que estos problemas no los entiendo muy bien. Lo unico que espero es que sea como sea, este elemento se pueda utilizar en inteligencia artificial, y pues algo que tengo entendido es que una de las caracteristicas del memristor de HP es que si la corriente va en un sentido, la resistencia sube y en otro sentido disminuye y eso es como lo mas importante (supongo yo) de este artefacto, me gustaria saber que pasa con este comportamiento ¿sigue teniendo esta propiedad?

    • Alejandrox, la cuestión es de tipo conceptual (si es un dispositivo pasivo como un condensador o un dispositivo activo como un diodo en inversa que actúa como condensador), por lo que la curva intensidad-corriente y su histéresis es la misma.

  7. The critical arguments presented in “Fundamental Issues and Problems in the Realization of Memristors” by P. Meuffels and R. Soni (http://arxiv.org/abs/1207.7319) are now discussed in a recent publication by M. Di Ventra and Y. V. Pershin entitled “On the physical properties of memristive, memcapacitive, and meminductive systems” (http://arxiv.org/abs/1302.7063).

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