Hujan di atmosfer menyebabkan kegagalan superkomputer: apa yang bisa dilakukan untuk itu

Superkomputer Cray-1 , yang tercepat di tahun 1970-an, tidak terlihat seperti superkomputer. Itu terlihat seperti modifikasi dari daya tarik di mana seseorang berdiri di dinding, mengencangkan dirinya, dan kemudian mereka melepasnya. Dia dikelilingi oleh bangku bundar yang menyembunyikan makanan seperti donat - jika saja lubang donat bisa memberikan ide-ide berharga terkait dengan senjata nuklir.

Setelah Seymour Cray pertama kali menciptakan komputer ini, ia memberi Laboratorium Nasional di Los Alamos enam bulan untuk menggunakannya secara gratis. Tetapi sesuatu yang menarik terjadi selama enam bulan ini: 152 kesalahan memori yang tidak dapat dijelaskan terjadi di komputer. Dan hanya kemudian, para peneliti mengetahui bahwa neutron dari sinar kosmik dapat bertabrakan dengan bagian prosesor dan mengganggu data yang tersimpan di komputer. Semakin tinggi Anda dan semakin besar komputer Anda, semakin banyak masalah ini memengaruhi Anda. Los Alamos, yang terletak 2,2 km di atas permukaan laut, tempat komputer paling mewah di dunia berada, telah menjadi target utama.


Seymour Cray, pencipta superkomputer, di sebelah gagasannya Cray-1

Sejak itu, dunia telah berubah, dan komputer telah berubah. Tetapi kosmos tetap sama. Karena itu, Los Alamos harus beradaptasi - dan para insinyurnya mulai memperhitungkan partikel kosmik dalam peralatan dan perangkat lunak. "Ini bukan masalah yang perlu ditangani," jelas Nathan Debardeleben dari tim pengembangan komputer berkinerja tinggi. "Ini adalah masalah yang bisa kita tahan."

Untuk komputer modern, dimulai dengan superkomputer Q , ini adalah hal yang cukup serius. Q, dipasang pada tahun 2003, jauh lebih cepat dari Cray-1, yang dirancang untuk komputasi yang berhubungan dengan stok senjata nuklir AS. Tapi dia jatuh lebih sering daripada yang diperkirakan - dan ini adalah kegagalan pertama yang membuat para ilmuwan dari Los Alamos sangat khawatir tentang sinar kosmik dari luar angkasa. Mereka bertabrakan dengan unsur-unsur kimia di atmosfer, dan semuanya pecah menjadi partikel yang lebih kecil . "Mereka benar-benar membentuk pancuran aneh yang jatuh tepat pada kita," kata Sean Blanchard, anggota lain kelompok itu. Beberapa "tetesan" ini berubah menjadi neutron - dan ini sangat buruk.

"Mereka dapat menyebabkan bit untuk beralih di memori komputer," kata DeBardeleben, "dari 0 ke 1, atau dari 1 ke 0." Untuk komputer di rumah, ini omong kosong. Tapi Los Alamos memiliki banyak sekali angka. Q yang sama pada awal abad ini menyerupai rak-rak supermarket. Dan hari ini di laboratorium ada ruang komputer seukuran lapangan sepak bola, dan semua komputer di ruangan itu dapat bekerja pada tugas yang sama. Dan, sama seperti ada lebih banyak curah hujan di lapangan sepak bola daripada di pondok musim panas, maka superkomputer menembus lebih banyak sinar kosmik daripada laptop Anda.


Di Los Alamos, detektor neutron digunakan di seluruh pusat superkomputer

Setelah Q, para insinyur benar-benar menyadari bahwa neutron bukanlah partikel yang sangat netral, jadi sekarang mereka mencoba mengantisipasi masalah. Sebelum memasang peralatan baru, para insinyur melakukan sesuatu seperti uji tekanan ruang, menempatkan elektronik dalam sinar neutron - ada lebih banyak di sana daripada di kamar mandi di atmosfer - dan menyaksikan apa yang terjadi. “Kami mengambil bagian individu, membuatnya radioaktif, membuat mereka bekerja pada kegagalan,” Blanchard menjelaskan. Segera mereka akan menempatkan detektor neutron di dalam pusat superkomputer untuk mengukur kekuatan "badai". Jika Anda tahu berapa banyak neutron yang telah tiba, dan Anda tahu bagaimana mereka memengaruhi pengoperasian komponen komputer, "Anda dapat memprediksi masa pakai elektronik Anda," kata Susan Novichki, seorang ahli fisika dalam ruang dan kelompok ilmu terapan laboratorium.

Biasanya, superkomputer berubah menjadi cukup pintar untuk memahami bahwa ada sesuatu yang salah, dan mereka merasakan pergantian sedikit seperti yang Anda lakukan jika Anda mencabut rambut Anda. [ penulis artikel asli adalah cewek / kira-kira. perev. ] Dalam hal ini, sistem biasanya hanya melaporkan kesalahan dan memperbaiki sendiri. Namun terkadang, Blanchard mengatakan, komputer lebih pesimistis. "Saya memiliki kesalahan, terlalu banyak bit telah beralih," ia menggambarkan sebuah komputer, "Saya tidak bisa memperbaikinya, tetapi saya ingin memberi tahu Anda tentang hal itu."

Ketika ini terjadi di Los Alamos, orang dengan sengaja menghentikan semua komputer. Itu sama dengan bermain ski menuruni gunung, karena akan lebih menyakitkan daripada mencoba melawan. Tetapi dalam hal ini, Anda tidak perlu kembali ke atas dan memulai dari awal lagi - para insinyur mengatur " pos pemeriksaan " dalam mencari jawaban. Itu sama dengan menyimpan poin di game - jika Anda mati, Anda tidak harus memulai dari awal lagi. Mulai dari titik terakhir yang menyimpan prestasi Anda. Superkomputer juga memiliki sistem penyimpanan serupa.

Masalah sebenarnya adalah " korupsi data diam-diam. " Ini adalah ketika bit-bit diaktifkan, dan tidak ada yang memperhatikannya. Dan jawaban yang menurut Anda benar sebenarnya dapat berubah menjadi mimpi yang diinspirasi oleh neutron. Itulah mengapa pekerjaan pencegahan sangat penting: diketahui apa yang diharapkan dan seberapa sering, dan untuk memantaunya. Pada saat yang sama, setelah menerima pengetahuan ini, tim berharap untuk mengubah kesalahan diam menjadi berteriak keras. Tetapi jika sesuatu melewati pertahanan, mungkin orang yang hidup akan melihatnya. Biasanya di Los Alamos mereka tidak mengatakan "Ini jawaban Anda!" Sampai seseorang memeriksa hasil kerja untuk kebermaknaan.

Intervensi pribadi terjadi sebagian karena Los Alamos sedang melakukan penelitian kritis pada topik yang mempengaruhi banyak orang. "Laboratorium - dan departemen energi secara keseluruhan - sedang mempelajari perubahan iklim, obat-obatan baru, epidemiologi, penyebaran penyakit, pemodelan kebakaran, ilmu material dan kerapuhan logam," Blanchard menjelaskan. Dan, ketika dia menambahkan setelah daftar ini, alasan keberadaan Los Alamos terletak pada senjata nuklir yang diciptakan oleh manusia (beberapa dari mereka bahkan termasuk dalam laboratorium ini). "Kami adalah laboratorium senjata nuklir," kata Blanchard. "Tugas kita adalah mengelola cadangannya." Kami harus menjamin bahwa itu aman dan berfungsi sebagaimana mestinya, dan tidak berfungsi saat tidak diperlukan. "

Karena larangan tes senjata nuklir , satu-satunya cara yang sah untuk berhenti khawatir dan belajar bagaimana menjaga pasokan bom adalah dengan mensimulasikan apa yang terjadi di dalam pada superkomputer. Beginilah laboratorium yang khawatir tentang radiasi di Bumi harus khawatir tentang radiasi dari luar angkasa. Karena tidak peduli apa pekerjaan superkomputer di masa depan, satu hal yang jelas: "Setiap tahun mereka menjadi target yang lebih besar," kata Blanchard.