Мемристорный контроллер вёл робота при мощности 12,5 микроватта

Управление на аналоговой схеме

26 марта 2025 года Университет Мичигана сообщил об испытании мемристорной вычислительной схемы для управления роботами в реальном времени. Работа вышла в Science Advances. Контроллер потреблял 12,5 мкВт — это 0,25% мощности цифровой системы, с которой его сравнивали авторы.

Мемристор меняет сопротивление в зависимости от предыдущих сигналов и постепенно возвращается к исходному состоянию. Сеть таких элементов одновременно хранит краткую историю входов и преобразует их, напоминая резервуарную нейросеть.

Две экспериментальные задачи

В первом опыте небольшой колёсный робот видел красную прямоугольную мишень камерой и следовал за человеком по зигзагообразному коридору. Исследователи сообщают, что скорость и точность были сопоставимы с цифровым контроллером.

Во втором опыте схема управляла воздушным винтом на рычаге. После внешнего толчка система возвращала рычаг к заданному положению. Здесь также не зафиксировали заметного ухудшения относительно контрольной электроники.

Как изготовили вычислитель

На кремниевой подложке сформировали восемь пересекающихся линий селенида висмута толщиной около 15 нм и добавили титан-золотые электроды. Сигнал подавался через один электрод, а считывался с пяти выходов.

Камера и моторы не подключались к мемристорам напрямую: кремниевый процессор сначала переводил данные в аналоговый вид, а затем преобразовывал результат в команды движения.

Ограничения прототипа

Эксперименты охватывают две простые лабораторные задачи и одну контрастную визуальную цель. Заявленная экономия относится к самому мемристорному контроллеру, а не ко всей системе с камерой, преобразователями, процессором и приводами. В новости нет длительного теста дрейфа, работы при меняющемся освещении и сравнения на сложной навигации. Авторы подали патентную заявку и ищут пути переноса технологии, поэтому до готового бортового компьютера ещё требуется интеграция и проверка воспроизводимости.