Светлый ум, мемристорная память
«Однажды я ехал в Физтех на электричке, и люди с какого-то завода пели советские песни про то, что всё получится», - у Александра Хачикяна, студента первого курса магистратуры МФТИ и победителя видеоконкурса InnoStar в номинации «Специалист XXI века», пока тоже всё очень даже получается. На встречу со мной Александр приехал в центр Москвы из отдалённого, но перспективного с инновационной точки зрения района - Зеленограда, где он живёт и работает в лаборатории группы компаний «HT-МДТ». Его профиль - микро- и наноэлектроника.
Александр Хачикян в лаборатории на фоне сверхвысоковакуумного комплекса - «фабрики наноструктур»
Мы побеседовали с Александром о светлых умах из России, о том, каково будущее мемристоров, об эффективности самообучения и ЕГЭ, а также о том, почему популяризовать науку теперь нужно через соцсети.
Справка:
Мемристор - от англ. memristor: memory - «память», resistor - «электрическое сопротивление». В 1971 году американский физик Леон Чуа написал статью о том, что должна существовать связь между магнитным потоком и зарядом, проходящим через структуру элемента. Из этой связи выходило, что элемент должен обладать зависимостью сопротивления от протёкшего через него заряда. Только в 2008 году учёные лаборатории HP под руководством Стэнли Уильямса, среди которых был наш соотечественник - Дмитрий Струков, смогли осуществить на практике то, что задумал Чуа. Они поняли, что можно создать такой элемент на основе тонких плёнок оксидов металлов переходной группы.
Мемристоры действительно будут применяться в компьютерах будущего?
- Вероятно, да. Электроника стоит на пороге проблем, решать которые можно различными путями, и один из наиболее перспективных - это применение мемристоров. Раньше телефоны были громоздкими, и с них можно было только звонить и отправлять сообщения. Теперь повсюду гаджеты, ноутбуки, всё утоняется, увеличиваются скорость и объём информации, усложняются системы и написанные под них программы.
По Закону Мура каждые 24 месяца (или 18 - если верить прогнозам Дэвида Хауса из Intel) число минимальных элементов - транзисторов - на один кристалл интегральной микросхемы увеличивается в два раза. Сегодня уже дошло до того, что размер одного элемента - 22 нанометра. Масштабировать становится всё более проблематично и затратно.
В перспективе системы, которые будут работать на основе мемристоров, способны к обучению - из-за некоего подобия мемристоров и нейронов головного мозга. Когда мемристор меняет своё сопротивление, между двумя электродами происходит образование переходного филамента - своего рода синапса, то есть соединения между нервными клетками.
Так что на основе мемристоров можно создавать нейроподобные системы, способные обучаться. Современные суперкомпьютеры могут справляться с гигантским потоком информации, но чтобы распознать, например, кота на видео, им нужно большое количество времени - а всё потому, что они не обучаются.
Чем конкретно ты занимаешься в «НТ-МДТ»?
- Я должен отработать технологию изготовления мемристоров. Есть результаты - но они не повторяемые, поскольку существует ряд нерешённых проблем. То есть повторяешь процесс, но в 95% случаев получилось, а в 5% - нет. Мы должны разработать конкретную технологию получения этих мемристоров с хорошей, достаточной повторяемостью.
С инженерной точки зрения всё это сложно. Используя два различных модуля сверхвысоковакуумного комплекса, мы получаем структуры. Используя третий модуль, мы их исследуем. Часто возникают разнообразные технологические и инженерные проблемы. Иногда программы дают сбой - например, в моторах управления роботами, а руками в вакуум не полезешь. Там даже воды не должно быть никакой.
Модуль сканирующего зондового микроскопа, с помощью которого происходит исследование и модификация поверхности образца
А как ты попал в их лабораторию - через университет?
- Мне предложили работу, совмещённую с научно-исследовательской деятельностью. Я познакомился с профессором нашей кафедры, моим научным руководителем, Виктором Александровичем Быковым, и он сказал мне: пиши заявление, будешь моим студентом. Он поставил задачу - и это было то, что меня интересовало. И я стал работать в «НТ-МДТ», которая занимает второе место в мире по производству и продаже сканирующей зондовой микроскопии.
Как тебе удаётся совмещать учёбу и работу?
- «Система Физтеха» - ты наверняка о ней слышала. Это когда студент с третьего курса обучается не только в институте, но и на базе - пишет там дипломную работу. У большинства студентов расписание такое, что они только в субботу учатся, а пять дней в неделю могут ходить на лекции, научные семинары, дискутируют с профессорами и преподавателями. А могут не делать этого и просто работать. То есть посещаемость никого не волнует. Ты можешь спокойно прийти к преподавателю и сказать: я всё изучил самостоятельно, потому что ваш курс перекликается с моей работой, и мне было куда выгоднее заниматься научно-исследовательской деятельностью. И тебе не скажут: не посещал - значит, не сдашь.
Для студентов это, наверное, большая ответственность - в первую очередь за своё образование.
- Студенты привыкают к самообучению. К тому же они способны уже «вариться» в научных кругах и видеть, как работают опытные учёные, профессора и аспиранты. Перелопатить кучу литературы в ускоренном режиме, чтобы нормально влиться в работу группы, довольно-таки сложно. Но на первых курсах ты получаешь необходимые знания по общей физике, математике и начинаешь применять всё это на примере конкретных задач, которым тебя не учили.
Всё это, естественно, по интересу. В Физтехе можно легко перейти с одной кафедры на другую, с факультета на факультет. Это очень легко и доступно: написал, позвонил, пришёл, посмотрел, как там работают. Мы, конечно, специалисты широкого профиля - первые четыре года все учатся практически в одном потоке, но затем погружаются в свои дисциплины - кто с головой, кто с чем.
Я занимался конвергентными технологиями, где тесная связь между информационными и когнитивными, нано- и биотехнологиями. Те дисциплины, которые я прослушал, позволяют мне заниматься и молекулярной биологией, и биоорганической химией, и биоорганической физикой.
Ты сам метался с одного факультета на другой?
- Нет, я сразу пошёл на факультет нанотехнологий и информатики на базе Курчатовского института, затем переименованный в факультет НБИК - думал, что это будет перспективно. К тому же одним из любимых моих физиков, чьими работами я просто зачитывался в свободное время, - это Ричард Фейнман. Многие смотрят фильмы, когда хотят расслабиться, а я читаю либо его книги, либо о нём - «Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!», например.
В Физтехе мы учились по курсам Сивухина и Кингсепа, но мне нравится курс общей физики опять же Фейнмана: это не сухие формулы, а великолепные лекции, где он переходит на язык формул постепенно.
Ты учишься по лекциям, выложенным в интернете?
- Сейчас многие люди занимаются таким самообучением. Сегодня видео - это наиболее интересный формат, потому что всю информацию в интернете человек воспринимает визуально - через ролики, картинки. Мы с большим интересом снимали вместе с моим коллегой видео для конкурса - на фотоаппарат со штативом и микрофоном. Процесс съёмки изначально представляли совсем по-другому, хотели даже в начале видеоролика поставить «Полёт валькирий», но потом передумали.
Физикой ты сам заинтересовался?
- У меня в школе был преподаватель - один из первых выпускников МФТИ. Он и зародил во мне любовь к физике вообще и к Физтеху в частности - я только сюда и подавал документы. Хотя я с первого класса участвовал во всевозможных олимпиадах - по математике, затем по физике. Ходил в кружок робототехники - строил роботов, писал программы, участвовал в соревнованиях.
Потом я учился в лицее № 1557 с углублённым изучением математики и физики. Это специальная школа, где у каждого личное расписание. То есть ты сам выбираешь, сколько часов посвящать физике, сколько - русскому и литературе, геометрии, географии. Что-то можно сократить до минимума - вплоть до экстерна, когда ты всё изучаешь самостоятельно. Я учился там два года, и это было поле для размышлений.
Похоже, ты давно распоряжаешься своим временем. Это эффективно?
- Очень. Пример тому - мой одноклассник, который стал первым студентом Сколтеха и поехал в Массачусетский технологический институт. Другие учатся в Литературном институте имени Горького, кто-то пошёл в лётное училище.
Конечно, все дисциплины важны для общего понимания процессов, происходящих в мире, но если у тебя душа лежит к математике или биологии, зачем тратить время на ОБЖ? Рано или поздно, с течением жизни, ты придёшь к потребностям в знаниях даже в этих дисциплинах. Например, в школе я не считался с литературой, а сейчас она становится для меня всё более интересной. Даже в хобби теперь хочется чего-то достичь. Кстати говоря, в прошлом году выпускник моего факультета Илья Панкратов взял литературную премию «Дебют» за свою повесть «Слонодемия».
А как ты относишься к ЕГЭ?
- Я знаком с современным ЕГЭ - сдавал его, хотя специально не готовился. Я считаю, что это проще обычной сдачи экзаменов. Часто говорят про стрессовую ситуацию для школьника, но на самом деле человек приходит и знает, какого формата будет каждое задание. По любому из них сейчас есть отдельные сборники: ты их прорешал - и готов. А на олимпиадах ты не знаешь, что будет.
Сложно ли сейчас увлечь наукой рядового российского школьника?
- Современные школьники не смотрят телевизор, поэтому через ТВ-программы популяризовать науку бессмысленно. К ним надо идти через интернет, соцсети. Меня заинтересовывали преподаватели в школе, которые предлагали возможности проявить себя. Если человеку интересно, то учителя могут подтолкнуть его к поиску, могут познакомить его с хорошими научными блогами.
К тому же вокруг нас появляется микроэлектроника, людям интересно, как это устроено. Раньше разбирали телевизоры и радиоприемники, а сейчас можно познакомиться с любым гаджетом, и в дальнейшем это может к чему-то привести.
Ты смотришь в будущее отечественной науки позитивно?
- В России - светлые умы. Конечно, многие студенты уезжают за границу. Лукавить не стоит: те суммы, которые у нас платят, смешные. Но сейчас стипендии становятся больше, всё относительно неплохо. А некоторые из наших преподавателей вернулись из Америки - они выпускники либо МГУ, либо Физтеха. Здесь они вводят ту же систему, что и за рубежом, - когда студенты занимаются научно-исследовательской работой под их руководством. Недавно специалист по графену в России, Юрий Ефремович Лозовик, спросил меня, чем я занимаюсь, и предложил прочитать лекцию для его студентов. Приятно, когда тебя воспринимают как коллегу. У нас преподают те люди, которые непосредственно занимаются российской наукой, и они вселяют энтузиазм.
Ясиновская Елизавета
http://www.strf.ru/material.aspx?CatalogId=222&d_no=52309
Александр Хачикян в лаборатории на фоне сверхвысоковакуумного комплекса - «фабрики наноструктур»
Мы побеседовали с Александром о светлых умах из России, о том, каково будущее мемристоров, об эффективности самообучения и ЕГЭ, а также о том, почему популяризовать науку теперь нужно через соцсети.
Справка:
Мемристор - от англ. memristor: memory - «память», resistor - «электрическое сопротивление». В 1971 году американский физик Леон Чуа написал статью о том, что должна существовать связь между магнитным потоком и зарядом, проходящим через структуру элемента. Из этой связи выходило, что элемент должен обладать зависимостью сопротивления от протёкшего через него заряда. Только в 2008 году учёные лаборатории HP под руководством Стэнли Уильямса, среди которых был наш соотечественник - Дмитрий Струков, смогли осуществить на практике то, что задумал Чуа. Они поняли, что можно создать такой элемент на основе тонких плёнок оксидов металлов переходной группы.
Мемристоры действительно будут применяться в компьютерах будущего?
- Вероятно, да. Электроника стоит на пороге проблем, решать которые можно различными путями, и один из наиболее перспективных - это применение мемристоров. Раньше телефоны были громоздкими, и с них можно было только звонить и отправлять сообщения. Теперь повсюду гаджеты, ноутбуки, всё утоняется, увеличиваются скорость и объём информации, усложняются системы и написанные под них программы.
По Закону Мура каждые 24 месяца (или 18 - если верить прогнозам Дэвида Хауса из Intel) число минимальных элементов - транзисторов - на один кристалл интегральной микросхемы увеличивается в два раза. Сегодня уже дошло до того, что размер одного элемента - 22 нанометра. Масштабировать становится всё более проблематично и затратно.
В перспективе системы, которые будут работать на основе мемристоров, способны к обучению - из-за некоего подобия мемристоров и нейронов головного мозга. Когда мемристор меняет своё сопротивление, между двумя электродами происходит образование переходного филамента - своего рода синапса, то есть соединения между нервными клетками.
Так что на основе мемристоров можно создавать нейроподобные системы, способные обучаться. Современные суперкомпьютеры могут справляться с гигантским потоком информации, но чтобы распознать, например, кота на видео, им нужно большое количество времени - а всё потому, что они не обучаются.
Чем конкретно ты занимаешься в «НТ-МДТ»?
- Я должен отработать технологию изготовления мемристоров. Есть результаты - но они не повторяемые, поскольку существует ряд нерешённых проблем. То есть повторяешь процесс, но в 95% случаев получилось, а в 5% - нет. Мы должны разработать конкретную технологию получения этих мемристоров с хорошей, достаточной повторяемостью.
С инженерной точки зрения всё это сложно. Используя два различных модуля сверхвысоковакуумного комплекса, мы получаем структуры. Используя третий модуль, мы их исследуем. Часто возникают разнообразные технологические и инженерные проблемы. Иногда программы дают сбой - например, в моторах управления роботами, а руками в вакуум не полезешь. Там даже воды не должно быть никакой.
Модуль сканирующего зондового микроскопа, с помощью которого происходит исследование и модификация поверхности образца
А как ты попал в их лабораторию - через университет?
- Мне предложили работу, совмещённую с научно-исследовательской деятельностью. Я познакомился с профессором нашей кафедры, моим научным руководителем, Виктором Александровичем Быковым, и он сказал мне: пиши заявление, будешь моим студентом. Он поставил задачу - и это было то, что меня интересовало. И я стал работать в «НТ-МДТ», которая занимает второе место в мире по производству и продаже сканирующей зондовой микроскопии.
Как тебе удаётся совмещать учёбу и работу?
- «Система Физтеха» - ты наверняка о ней слышала. Это когда студент с третьего курса обучается не только в институте, но и на базе - пишет там дипломную работу. У большинства студентов расписание такое, что они только в субботу учатся, а пять дней в неделю могут ходить на лекции, научные семинары, дискутируют с профессорами и преподавателями. А могут не делать этого и просто работать. То есть посещаемость никого не волнует. Ты можешь спокойно прийти к преподавателю и сказать: я всё изучил самостоятельно, потому что ваш курс перекликается с моей работой, и мне было куда выгоднее заниматься научно-исследовательской деятельностью. И тебе не скажут: не посещал - значит, не сдашь.
Для студентов это, наверное, большая ответственность - в первую очередь за своё образование.
- Студенты привыкают к самообучению. К тому же они способны уже «вариться» в научных кругах и видеть, как работают опытные учёные, профессора и аспиранты. Перелопатить кучу литературы в ускоренном режиме, чтобы нормально влиться в работу группы, довольно-таки сложно. Но на первых курсах ты получаешь необходимые знания по общей физике, математике и начинаешь применять всё это на примере конкретных задач, которым тебя не учили.
Всё это, естественно, по интересу. В Физтехе можно легко перейти с одной кафедры на другую, с факультета на факультет. Это очень легко и доступно: написал, позвонил, пришёл, посмотрел, как там работают. Мы, конечно, специалисты широкого профиля - первые четыре года все учатся практически в одном потоке, но затем погружаются в свои дисциплины - кто с головой, кто с чем.
Я занимался конвергентными технологиями, где тесная связь между информационными и когнитивными, нано- и биотехнологиями. Те дисциплины, которые я прослушал, позволяют мне заниматься и молекулярной биологией, и биоорганической химией, и биоорганической физикой.
Ты сам метался с одного факультета на другой?
- Нет, я сразу пошёл на факультет нанотехнологий и информатики на базе Курчатовского института, затем переименованный в факультет НБИК - думал, что это будет перспективно. К тому же одним из любимых моих физиков, чьими работами я просто зачитывался в свободное время, - это Ричард Фейнман. Многие смотрят фильмы, когда хотят расслабиться, а я читаю либо его книги, либо о нём - «Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!», например.
В Физтехе мы учились по курсам Сивухина и Кингсепа, но мне нравится курс общей физики опять же Фейнмана: это не сухие формулы, а великолепные лекции, где он переходит на язык формул постепенно.
Ты учишься по лекциям, выложенным в интернете?
- Сейчас многие люди занимаются таким самообучением. Сегодня видео - это наиболее интересный формат, потому что всю информацию в интернете человек воспринимает визуально - через ролики, картинки. Мы с большим интересом снимали вместе с моим коллегой видео для конкурса - на фотоаппарат со штативом и микрофоном. Процесс съёмки изначально представляли совсем по-другому, хотели даже в начале видеоролика поставить «Полёт валькирий», но потом передумали.
Физикой ты сам заинтересовался?
- У меня в школе был преподаватель - один из первых выпускников МФТИ. Он и зародил во мне любовь к физике вообще и к Физтеху в частности - я только сюда и подавал документы. Хотя я с первого класса участвовал во всевозможных олимпиадах - по математике, затем по физике. Ходил в кружок робототехники - строил роботов, писал программы, участвовал в соревнованиях.
Потом я учился в лицее № 1557 с углублённым изучением математики и физики. Это специальная школа, где у каждого личное расписание. То есть ты сам выбираешь, сколько часов посвящать физике, сколько - русскому и литературе, геометрии, географии. Что-то можно сократить до минимума - вплоть до экстерна, когда ты всё изучаешь самостоятельно. Я учился там два года, и это было поле для размышлений.
Похоже, ты давно распоряжаешься своим временем. Это эффективно?
- Очень. Пример тому - мой одноклассник, который стал первым студентом Сколтеха и поехал в Массачусетский технологический институт. Другие учатся в Литературном институте имени Горького, кто-то пошёл в лётное училище.
Конечно, все дисциплины важны для общего понимания процессов, происходящих в мире, но если у тебя душа лежит к математике или биологии, зачем тратить время на ОБЖ? Рано или поздно, с течением жизни, ты придёшь к потребностям в знаниях даже в этих дисциплинах. Например, в школе я не считался с литературой, а сейчас она становится для меня всё более интересной. Даже в хобби теперь хочется чего-то достичь. Кстати говоря, в прошлом году выпускник моего факультета Илья Панкратов взял литературную премию «Дебют» за свою повесть «Слонодемия».
А как ты относишься к ЕГЭ?
- Я знаком с современным ЕГЭ - сдавал его, хотя специально не готовился. Я считаю, что это проще обычной сдачи экзаменов. Часто говорят про стрессовую ситуацию для школьника, но на самом деле человек приходит и знает, какого формата будет каждое задание. По любому из них сейчас есть отдельные сборники: ты их прорешал - и готов. А на олимпиадах ты не знаешь, что будет.
Сложно ли сейчас увлечь наукой рядового российского школьника?
- Современные школьники не смотрят телевизор, поэтому через ТВ-программы популяризовать науку бессмысленно. К ним надо идти через интернет, соцсети. Меня заинтересовывали преподаватели в школе, которые предлагали возможности проявить себя. Если человеку интересно, то учителя могут подтолкнуть его к поиску, могут познакомить его с хорошими научными блогами.
К тому же вокруг нас появляется микроэлектроника, людям интересно, как это устроено. Раньше разбирали телевизоры и радиоприемники, а сейчас можно познакомиться с любым гаджетом, и в дальнейшем это может к чему-то привести.
Ты смотришь в будущее отечественной науки позитивно?
- В России - светлые умы. Конечно, многие студенты уезжают за границу. Лукавить не стоит: те суммы, которые у нас платят, смешные. Но сейчас стипендии становятся больше, всё относительно неплохо. А некоторые из наших преподавателей вернулись из Америки - они выпускники либо МГУ, либо Физтеха. Здесь они вводят ту же систему, что и за рубежом, - когда студенты занимаются научно-исследовательской работой под их руководством. Недавно специалист по графену в России, Юрий Ефремович Лозовик, спросил меня, чем я занимаюсь, и предложил прочитать лекцию для его студентов. Приятно, когда тебя воспринимают как коллегу. У нас преподают те люди, которые непосредственно занимаются российской наукой, и они вселяют энтузиазм.
Ясиновская Елизавета
http://www.strf.ru/material.aspx?CatalogId=222&d_no=52309