摘要：许多材料存储了有关它们在某种物质记忆中发生的事情的信息，例如曾经弄皱的纸上的皱纹。现在，一个物理学家团队发现了在特定条件下，某些材料似乎违反了潜在的数学来存储关于先前变形的顺序的记忆。...

许多材料存储了有关它们在某种物质记忆中发生的事情的信息，例如曾经弄皱的纸上的皱纹。现在，由宾夕法尼亚州立大学物理学家领导的一支团队发现，在特定条件下，某些材料似乎违反了潜在的数学来存储有关先前变形的顺序的记忆。根据研究人员的说法，该方法在今天（1月29日）出现的论文中描述科学进步，可以激发从组合锁到计算的机械系统中存储信息的新方法。

宾夕法尼亚州埃伯利科学学院兼研究团队负责人内森·凯姆（Nathan Keim）表示，某种材料形式的记忆称为回归点记忆，它的运行方式与单个表盘组合锁非常类似。通过锁定，以特定顺序旋转表盘和逆时针旋转会产生结果 - 锁定 - 取决于拨号的移动方式。同样，对于具有返回点存储器的材料，在正变形和负变形之间交替可以留下研究人员可以读取或擦除的序列的记忆。

凯姆说：“这种记忆形成的相同的基本机制或数学可以描述从计算机硬盘磁化的磁化到固体岩石损坏的系统。”

返回点内存依赖于外力方向或“驾驶”的交替，例如正面或负磁场的交替或从一侧拉在材料上，然后再拉动材料。但是，仅当力仅在一个方向上发生力时，材料不应形成返回点记忆。例如，基姆说，当汽车驶过车上时，桥梁可能会略微下垂，但是一旦汽车消失，它就不会向上弯曲。

凯姆说：“返回点内存的数学定理表明，只要我们只朝着一个方向驾驶这个'不对称'驾驶，我们就无法存储一个序列。” “如果逆时针旋转时，组合锁定拨盘不能超过零，则仅在组合中存储一个数字。但是，当这种不对称驾驶可以编码序列时，我们发现了一种特殊情况。”

研究人员进行了一系列计算机模拟，以探索可以在材料中编码序列的条件。他们操纵了各种因素，包括外部驱动力的大小和方向以及如何生成，以查看它们如何影响记忆形成和编码序列的长度。为此，研究人员将系统的组成部分（例如磁体中的固体或显微镜结构域中的颗粒）煮沸为称为歇斯底子的抽象元素。

“歇斯底里是一个可能不会立即应对外部条件的系统的要素，并且可以留在过去的状态。”在研究时期，本科生特拉维斯·贾洛维奇（Travis Jalowiec）说，他在宾夕法尼亚州立大学（Penn State）获得了物理学学士学位，也是该论文的作者。 “就像组合锁的一部分如何反映了表盘的先前位置，而不是拨号现在的位置。在我们的模型中，Hysterons具有两个可能的状态，可以彼此使用或相互对抗，并且这种广义模型使其适用于尽可能多的系统。”

模型中的歇斯底里子要么以合作的方式进行交互，因此一个变化鼓励另一个变化，或者以一种不合作的“沮丧”方式进行变化，而一个变化的变化会阻止另一个变化的变化。 Jalowiec解释说，沮丧的歇斯底里是在不对称驾驶系统中形成和恢复序列的关键。

凯姆说：“挫败感的一个很好的例子是弯曲的稻草，其中有一系列可以倒塌或弹出的小卷曲。” “如果您将稻草的末端拉动一点点并停止，一个将会弹出，并且它是开放的，这意味着其他人不这样做。一个变化会减轻系统中的压力。

研究人员发现，具有合作相互作用的系统只能在驾驶对称时编码序列 - 带有交替的方向。但是，只要满足其他条件，只有一对沮丧的歇斯底子就足以产生一个不对称驾驶的编码序列。

凯姆说：“在真实材料中找到一对沮丧的歇斯底里是难以捉摸的。” “这很难观察，因为沮丧的标志通常是不会发生的。我们发现的行为很少。但是它像在真实材料中的拇指一样脱颖而出，因此它为我们提供了一种新的方式来寻找和研究材料，以挫败感。但是，我们会立即立即使用这种特殊的机械组合，而不是更简单的机械组合，而不是更复杂的机械组合，而不是弯曲的一种，而不是弯曲的一种，并且是弯曲的一种，又是弯曲的，又是弯曲的，这是一种弯曲的范围。 锁。”

研究人员说，这些结果可以激发存储，回忆和擦除材料和机械系统中信息的新方法。

凯姆说：“此内存的一个关键属性是，它可以保证既可以存储最大的变形和最新变形。” “如果您可以制作一个存储一系列记忆的系统，则可以像组合锁一样使用它来验证特定的历史记录，或者您可以恢复有关过去的诊断或法医信息。对机械系统感兴趣，感知他们的环境，执行计算和适应的机械系统，不使用电力就可以更好地理解这些可能性。对这些可能性的了解。”这些可能性扩大了这些可能性。””

除Keim和Jalowiec外，研究团队还包括研究时期的芝加哥大学研究生Chloe Lindeman，现在是Johns Hopkins University的米勒博士后研究员。美国能源部的资金，宾夕法尼亚州施雷尔·霍勒斯学院和宾夕法尼亚州立大学学生参与网络支持这项工作。