Алгоритм схемотехнического анализа робастности мемристора для применения в устройствах искусственного интеллекта в условиях интервальной неопределенности параметров

Аннотация

Бондарев А.В.

Дата поступления статьи: 25.10.2025

В статье рассматриваются вопросы оценки робастности мемристорных элементов с целью повышения надежности систем искусственного интеллекта на основе наноэлектронных структур. Система нелинейных уравнений, описывающая ВАХ мемристора, входные сигналы которого могут сильно зависеть от различных параметров, не может быть решена методами, доступными стандартной математике.
Для достижения результата предлагается, чтобы система уравнений решалась методами интервальной арифметики. Ценность промежуточных решений заключается в том, что они обеспечивают доступ к наиболее надежным решениям базовых задач с учетом возможных изменений исходных и расчетных значений.
Основная задача интервального вычисления состоит в замене арифметических операций и вещественных функций над вещественными числами, интервальными операциями и функциями, преобразующими интервалы, содержащие эти числа. В интервальном вычислении основным объектом исследования является интервал, представляющий собой замкнутый числовой промежуток. Ценность интервальных вычислений заключается в том, что они содержат точные решения исходных задач. Методы интервального вычисления, развитые к настоящему времени, базируются на использовании арифметических операций с вещественными и комплексными числами.
Использование интервального вычисления может помочь уменьшить ошибки при вычислениях и хранении данных в электронных устройствах. Например, при использовании мемристоров для хранения информации, интервальное вычисление может помочь учесть факторы, влияющие на ошибки чтения и записи данных. Интервальная арифметика позволяет учесть возможные погрешности и неопределенности, которые могут возникнуть в ходе измерений и расчетов. Это помогает снизить вероятность ошибок и увеличить точность прогнозирования работы мемристоров.
Предлагаемый в статье алгоритм оценки робастности мемристора в режиме, учитывающий значительные с точки зрения надежности приращения нелинейностей электрических параметров позволяет рассчитать характеристики разрабатываемых схем и снизить время, потраченное на схемотехническое при поиске лучшего варианта.

Ключевые слова: мемристор, многополюсник, топологический граф, конечные приращения, структурно-параметрическая модель, алгоритм

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ