W miarę jak komputery stają się coraz bardziej zaawansowane, mikroprocesory w nich kurczą się i zużywają mniej prądu elektrycznego. Ale nawet potężny superkomputer ma piętę achillesową: zwiększoną wrażliwość na interferencje od naładowanych cząstek pochodzących z biura. Te wysokoenergetyczne cząstki pochodzą z kosmosu i mogą powodować błędne obliczenia krytycznego sprzętu, co może zagrozić życiu.
Przewidując ten problem, producent mikroczipów Intel zaczął opracowywać sposoby wykrywania, kiedy deszcz naładowanych cząstek może uderzyć w ich układy, więc kiedy to zrobią, można ponownie uruchomić obliczenia, aby wyeliminować wszelkie błędy…
Promienie kosmiczne pochodzą z naszego Słońca, supernowych i innych nieznanych źródeł kosmicznych. Zazwyczaj są to bardzo energiczne protony, które przemieszczają się w przestrzeni zbliżonej do prędkości światła. Mogą być tak potężne, że przy zderzeniu z górną atmosferą Ziemi postulowano, że mogą tworzyć mikro czarne dziury. Oczywiście te energetyczne cząstki mogą powodować pewne uszkodzenia. W rzeczywistości mogą stanowić ogromną przeszkodę w podróży poza bezpieczeństwo ziemskiego pola magnetycznego (magnetosfera odbija większość promieniowania kosmicznego, nawet astronauci na orbicie Ziemi są dobrze osłonięci), zdrowie astronautów zostanie poważnie uszkodzone podczas długotrwałego lotu międzyplanetarnego.
Ale co na Ziemi, gdzie jesteśmy chronieni przed pełną siłą promieni kosmicznych? Chociaż niewielka część naszej rocznej dawki promieniowania pochodzi z promieni kosmicznych (około 13%), mogą one mieć rozległy wpływ na duże objętości atmosfery. Gdy promienie kosmiczne zderzają się z cząsteczkami atmosferycznymi, powstaje kaskada lekkich cząstek. Jest to znane jako „prysznic powietrzny”. Miliardy cząstek w strumieniu powietrza z jednego uderzenia często same są silnie naładowane (ale mają mniej energii niż macierzysty promień kosmiczny), ale fizyka stojąca za strumieniem powietrza zaczyna zyskiwać na znaczeniu, szczególnie w dziedzinie komputerów.
Wydaje się, że producent mikroprocesorów komputerowych Intel zastanawia się nad tym samym pytaniem. Właśnie wydali patent opisujący swoje plany, gdyby promień kosmiczny przeniknął do atmosfery i uderzył w jeden z ich delikatnych mikroczipów. Problem pojawi się, gdy obliczenia staną się tak zaawansowane, że małe układy scalone mogą „nie odpalić”, gdy nastąpi zdarzenie uderzenia komiksu. Jeśli pechowy układ zostanie uderzony przez promień kosmiczny, skok obwodu elektrycznego może zostać wyrzucony na obwód, powodując błędne obliczenie.
Może to zabrzmieć dość łagodnie; w końcu, co to jest jedna błędna kalkulacja w miliardach? Starszy naukowiec Intela, Eric Hannah, wyjaśnia:
“Cała nasza logika opiera się na opłatach, więc dostaje zakłócenia. […] Możesz jechać autostradą [Niemiecka autostrada] z prędkością 200 mil na godzinę i nagle odkrywasz, że twój układ przeciwblokujący nie działa, ponieważ miał zdarzenie promienia kosmicznego. ” - Eric Hannah.
W końcu komputery stają się coraz mniejsze i tańsze, są używane wszędzie, w tym w systemach krytycznych, takich jak układ hamulcowy opisany powyżej przez Hannah. Ponieważ są tak małe, o wiele więcej układów może zajmować komputery, co zwiększa ryzyko. Tam, gdzie podstawowy komputer z jednym procesorem może doświadczyć tylko jednego zdarzenia promieniowania kosmicznego w ciągu kilku lat (powodując niezauważony błąd obliczeniowy), superkomputery z dziesiątkami tysięcy procesorów mogą doświadczyć 10-20 zdarzeń promieniowania kosmicznego na tydzień. Co więcej, w najbliższej przyszłości nawet skromne laptopy osobiste mogą mieć moc obliczeniową dzisiejszego superkomputera; 10-20 błędów obliczeniowych na tydzień byłoby niewykonalne, zbyt duże ryzyko utraty danych, uszkodzenia oprogramowania lub awarii sprzętu.
Przychodzą mi na myśl orbitalne stacje kosmiczne, satelity i międzyplanetarne statki kosmiczne. Technologia kosmiczna obejmuje zaawansowane technologie obliczeniowe, ponieważ uzyskuje się znacznie większą moc przetwarzania w mniejszym pakiecie, co zmniejsza wagę, rozmiar i koszty. Co się stanie, gdy wystąpi błąd obliczeniowy, gdy promień kosmiczny uderzy w obwód satelity? Pojedyncza pomyłka może oznaczać los satelity. Boję się myśleć, co może się stać z przyszłymi załogowymi misjami na Księżyc, Marsa i nie tylko.
Mamy nadzieję, że plan Intela może być odpowiedzią na ten złowieszczy problem. Chcą wyprodukować moduł śledzący zdarzenia z promieniem kosmicznym, który wykryłby uderzenie promienia kosmicznego, a następnie poinstruować procesor, aby przeliczył poprzednie obliczenia od momentu, w którym uderzył promień kosmiczny. W ten sposób błąd można usunąć z systemu, zanim stanie się problemem.
Przed opracowaniem szybkiego detektora będzie oczywiście wiele trudności technicznych. w rzeczywistości Eric Hannah przyznaje, że trudno będzie powiedzieć, kiedy takie urządzenie może stać się praktyczną rzeczywistością. Niezależnie od tego problem został zidentyfikowany i naukowcy pracują nad rozwiązaniem, przynajmniej jest to początek…
Źródło: BBC
