Rayos cósmicos: ¿la causa de los accidentes informáticos aleatorios?

Si su computadora se congela repentinamente, muestra una "pantalla azul de la muerte" o no pudo copiar el archivo, no se apresure a culpar al fabricante del equipo informático o la memoria defectuosa. Quizás la causa de la falla es la radiación cósmica. Dichos eventos se denominan "violaciones de trastorno de evento único (SEU)".

Una violación como resultado de un evento único es un cambio en el estado del componente electrónico causado por una sola partícula de radiación ionizante (ion, fotón, protón, neutrón, etc.), que colisiona con un nodo sensible en el sistema, como un microprocesador, memoria de semiconductores o un transistor potente. El cambio de estado ocurre debido a la aparición de una carga libre, que aparece como resultado de la ionización dentro o cerca del nodo sensible del sistema o un elemento lógico, como un bit de memoria. Como resultado, el dispositivo produce un error. Este error único también se denomina "violación como resultado de un evento único", SEU, o simplemente error aleatorio (error suave).

Las interrupciones accidentales debidas a la radiación cósmica ocurren periódicamente incluso en la Tierra, y la probabilidad de que ocurran en aviones a altitud y en órbita cercana a la Tierra es cientos de veces mayor. Cuanto más alto, más probable, porque hay una atmósfera más enrarecida y una protección más débil contra la radiación cósmica.

Las consecuencias de los SEU pueden variar. Por ejemplo, en una fotografía digital, un píxel puede caerse. Nada de qué preocuparse. Otra cuestión es si, debido a un neutrón espacial, el sistema informático de la aeronave no funciona correctamente y tiene que ir a un aterrizaje de emergencia. Esto realmente sucedió una vezcon el avión de transporte militar Starlifter C-141B, que experimentó un accidente accidental al sobrevolar el Mar de Japón con más de 100 pasajeros a bordo. Durante el vuelo, el avión cayó repentinamente al ala derecha. La tripulación logró enderezar el rollo y aterrizar el avión. Una investigación posterior mostró que el microchip en el sistema de control automático de repente dio lecturas falsas con el bit incorrecto, probablemente debido a una colisión con un neutrón.

Según las estadísticas, a gran altitud, aproximadamente 1,600 partículas cósmicas por segundo pasan a través de cada metro cuadrado de superficie. Es decir, aproximadamente 600 partículas cósmicas por hora pasan a través de cada centímetro cuadrado. Con base en tales suposiciones, las fallas aleatorias pueden no ser eventos tan raros como parece a alguien.

A una altitud de más de 9000 metros, la intensidad del flujo de neutrones es 300 veces mayor que a nivel del mar. La probabilidad de una violación como resultado de un solo evento también está aumentando. Desafortunadamente, no existe una protección real contra los rayos cósmicos, por lo que todo lo que queda es confiar en la suerte.

7 2008 Airbus A330-303 Qantas Airways () . 11 300  , . , , . 110 303 , 9 12 . 12 , 39 . SEU, «» « ». « », SEU .

Aunque en la Tierra la probabilidad de un mal funcionamiento debido a la radiación cósmica es 300 veces menor que a una altitud de 9000 metros, a veces los eventos más inexplicables que ocurren con la tecnología informática se atribuyen a este fenómeno. Por ejemplo, en 2003, una máquina de votación electrónica en Schaerbeek (Bélgica) agregó 4,096 votos a uno de los candidatos. Una investigación reveló que esta falla fue causada por un cambio en un bit en la memoria del dispositivo. La razón se llamaba radiación cósmica. Por lo general, el error se descubrió solo debido al hecho de que el candidato recibió más votos de los posibles. De lo contrario, el fracaso habría pasado desapercibido.

"Este es un problema realmente grande, pero sigue siendo en gran medida invisible para la sociedad", diceBharat Bhuva es miembro del Grupo de Investigación de Efectos de Radiación y profesor de ingeniería eléctrica en la Universidad de Vanderbilt (EE. UU.). Este grupo de investigación se formó en 1987, incluso para estudiar el efecto de la radiación cósmica en los sistemas electrónicos. Inicialmente, el grupo se dedicaba a los sistemas militares y espaciales, pero desde 2001 ha ampliado el alcance de los intereses a la electrónica de consumo.

Aunque hay ejemplos bastante sorprendentes de mal funcionamiento del equipo, los SEU siguen siendo un fenómeno extremadamente raro. Pero los expertos prestan atención a que los microcircuitos electrónicos se utilizan cada vez más en diversos electrodomésticos. La densidad de los transistores en los chips aumenta, al igual que su número. Debido a esto, la probabilidad de encontrar una "falla espacial" está creciendo cada año. Los fabricantes de electricidad están estudiando el problema. Por ejemplo, en 2008, los ingenieros de Fujitsu escalaron un volcán hawaiano para medir la radiación cósmica a una altitud de 4200 metros. Allí es aproximadamente 16 veces más alto que al nivel del mar.

Para protegerse contra la radiación cósmica, los fabricantes de productos electrónicos de consumo están tratando de usar materiales menos sensibles y códigos de corrección de errores. Los dispositivos más caros pueden usar sistemas de duplicación.

Los ingenieros, administradores de sistemas y programadores ahora tienen una excelente excusa para explicar las extrañas fallas de la tecnología informática.

Source: https://habr.com/ru/post/es401681/