कॉस्मिक किरणें - यादृच्छिक कंप्यूटर क्रैश का कारण?

यदि आपका कंप्यूटर अचानक जमा हो जाता है, तो "मौत की नीली स्क्रीन" प्रदर्शित करता है या फ़ाइल की प्रतिलिपि नहीं बना सकता है, कंप्यूटर उपकरण या छोटी गाड़ी स्मृति के निर्माता को दोष देने के लिए जल्दी मत करो। शायद विफलता का कारण ब्रह्मांडीय विकिरण है। ऐसी घटनाओं को " एकल-घटना परेशान (SEU) उल्लंघन" कहा जाता है।

किसी एकल घटना के परिणामस्वरूप उल्लंघन आयनिंग विकिरण (आयन, फोटॉन, प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, आदि) के एक कण के कारण इलेक्ट्रॉनिक घटक की स्थिति में परिवर्तन है, जो सिस्टम में एक संवेदनशील नोड से टकराता है, जैसे कि माइक्रोप्रोसेसर, सेमीकंडक्टर मेमोरी या एक शक्तिशाली ट्रांजिस्टर। राज्य में परिवर्तन एक नि: शुल्क चार्ज की घटना के कारण होता है, जो सिस्टम के संवेदनशील नोड के अंदर या निकट आयनीकरण के परिणामस्वरूप प्रकट होता है या एक तार्किक तत्व, जैसे कि मेमोरी बिट। नतीजतन, डिवाइस एक त्रुटि पैदा करता है। इस एकल त्रुटि को "एकल घटना के परिणामस्वरूप उल्लंघन" भी कहा जाता है, SEU, या केवल यादृच्छिक त्रुटि (सॉफ्ट त्रुटि)।

ब्रह्मांडीय विकिरण के कारण होने वाली आकस्मिक रुकावटें वास्तव में समय-समय पर पृथ्वी पर भी होती हैं, और ऊंचाई पर और निकट-पृथ्वी की कक्षा में विमानों में उनके होने की संभावना सैकड़ों गुना अधिक होती है। उच्चतर - अधिक संभावना है, क्योंकि एक अधिक दुर्लभ वातावरण है और कॉस्मिक विकिरण के खिलाफ कमजोर सुरक्षा है।

एसईयू के परिणाम भिन्न हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, डिजिटल फोटोग्राफ में, एक पिक्सेल बाहर गिरा सकता है। चिंता की कोई बात नहीं। यह एक और बात है, यदि अंतरिक्ष न्यूट्रॉन के कारण, विमान का कंप्यूटर सिस्टम खराबी है - और उसे आपातकालीन लैंडिंग पर जाना पड़ता है। यह वास्तव में C-141B स्टारलिफ्टर सैन्य परिवहन विमान के साथ एक बार हुआ था, जिसने जापान के सागर में 100 से अधिक यात्रियों के साथ उड़ान भरते समय एक आकस्मिक दुर्घटना का अनुभव किया था। उड़ान के दौरान, विमान अचानक दाहिने पंख पर गिर गया। चालक दल रोल को सीधा करने और विमान को उतारने में कामयाब रहा। एक बाद की जांच से पता चला कि स्वचालित नियंत्रण प्रणाली में माइक्रोचिप ने अचानक गलत बिट के साथ गलत रीडिंग दी - शायद एक न्यूट्रॉन के साथ टकराव के कारण।

आंकड़ों के अनुसार, ऊंचाई पर, प्रति वर्ग मीटर सतह से लगभग 1,600 ब्रह्मांडीय कण प्रति सेकंड गुजरते हैं। यानी प्रति घंटे लगभग 600 ब्रह्मांडीय कण प्रत्येक वर्ग सेंटीमीटर से गुजरते हैं। इस तरह की धारणाओं के आधार पर, यादृच्छिक विफलताएं शायद ही कभी ऐसी घटनाएँ न हों, जितनी किसी को लगती हैं।

9000 मीटर से अधिक की ऊंचाई पर, न्यूट्रॉन प्रवाह की तीव्रता समुद्र तल से 300 गुना अधिक है। किसी एक घटना के परिणामस्वरूप उल्लंघन की संभावना भी बढ़ रही है। दुर्भाग्य से, ब्रह्मांडीय किरणों के खिलाफ कोई वास्तविक सुरक्षा नहीं है, इसलिए सभी को भाग्य पर भरोसा करना है।


7 अक्टूबर, 2008 को, पैंथ (ऑस्ट्रेलिया) से सिंगापुर के लिए Qantas Airways Airbus A330-303 एयरलाइनर ने यात्रा की। 11,300 मीटर की ऊंचाई पर, तीन में से एक में जड़त्वीय ब्लॉक में विफलता हुई, जिसके परिणामस्वरूप कंप्यूटर नियंत्रण प्रणाली को गलत डेटा भेजा गया था। इस कारण से, विमान अचानक नीचे चला गया, उन यात्रियों को फेंक दिया जो सीट बेल्ट नहीं पहन रहे थे। चोटों में 303 यात्रियों में से 110, साथ ही चालक दल के 9 सदस्य भी मिले। यात्रियों में से 12 लोगों को गंभीर चोटें आईं और अन्य 39 लोग अस्पताल गए। जड़त्वीय ब्लॉक की विफलता के सभी संभावित कारणों में, केवल एसईयू बेरोज़गार रहे, बाकी को "संभावना नहीं" या "बहुत कम संभावना" के रूप में मान्यता दी गई थी। हालांकि, ऑस्ट्रेलियाई परिवहन सुरक्षा परिषद ने इसे "संभावना का आकलन करने के लिए अपर्याप्त सबूत" माना कि यह एसईयू था जो विफलता का कारण बना।

हालांकि पृथ्वी पर लौकिक विकिरण के कारण एकल खराबी की संभावना 9000 मीटर की ऊँचाई से 300 गुना कम है, कभी-कभी कंप्यूटर तकनीक के साथ होने वाली सबसे अकथनीय घटनाओं को इस घटना के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है। उदाहरण के लिए, 2003 में, Schaerbeek (बेल्जियम) में एक इलेक्ट्रॉनिक वोटिंग मशीन ने उम्मीदवारों में से 4,096 वोट जोड़े। एक जांच से पता चला कि यह विफलता डिवाइस की मेमोरी में एक बिट में बदलाव के कारण हुई थी। कारण को कॉस्मिक रेडिएशन कहा गया। आमतौर पर, त्रुटि की खोज केवल इस तथ्य के कारण की गई थी कि उम्मीदवार को जितना संभव था उससे अधिक वोट मिले। अन्यथा, असफलता पर किसी का ध्यान नहीं जाता।

रेडिएशन इफेक्ट्स रिसर्च ग्रुप के सदस्य और वेंडरबिल्ट यूनिवर्सिटी में इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर भारत भुवा कहते हैं , "यह वास्तव में एक बड़ी समस्या है, लेकिन यह समाज के लिए काफी हद तक अदृश्य है।" संयुक्त राज्य अमेरिका)। इस शोध समूह का गठन 1987 में किया गया था, जिसमें इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों पर ब्रह्मांडीय विकिरण के प्रभाव का अध्ययन करना शामिल था। प्रारंभ में, समूह सैन्य और अंतरिक्ष प्रणालियों में लगा हुआ था, लेकिन 2001 के बाद से इसने उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स के हितों का दायरा बढ़ाया है।

यद्यपि उपकरण की खराबी के काफी स्पष्ट उदाहरण हैं, SEU एक अत्यंत दुर्लभ घटना है। लेकिन विशेषज्ञ इस बात पर ध्यान देते हैं कि विभिन्न घरेलू उपकरणों में इलेक्ट्रॉनिक माइक्रोकिरेट्स का उपयोग तेजी से हो रहा है। चिप्स पर ट्रांजिस्टर का घनत्व बढ़ता है, जैसा कि उनकी संख्या है। इस वजह से, हर साल एक "अंतरिक्ष विफलता" के सामना करने की संभावना बढ़ रही है। विद्युत निर्माता समस्या का अध्ययन कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, 2008 में, फुजित्सु इंजीनियरों ने 4200 मीटर की ऊंचाई पर ब्रह्मांडीय विकिरण को मापने के लिए एक हवाई ज्वालामुखी पर चढ़ाई की । वहां यह समुद्र तल से लगभग 16 गुना अधिक है।

ब्रह्मांडीय विकिरण से बचाने के लिए, उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स निर्माता कम संवेदनशील सामग्री और त्रुटि-सुधार कोड का उपयोग करने की कोशिश कर रहे हैं। अधिक महंगे उपकरण दोहराव सिस्टम का उपयोग कर सकते हैं।

इंजीनियर, सिस्टम प्रशासक और प्रोग्रामर के पास अब कंप्यूटर तकनीक की अजीब गड़बड़ियां समझाने का एक उत्कृष्ट बहाना है।