Kun tietokoneet kehittyvät, niiden sisällä olevien mikroprosessorien koko pienenee ja ne käyttävät vähemmän sähkövirtaa. Mutta jopa mahtavalla supertietokoneella on Achilles-kantapää: lisääntynyt herkkyys toimistosi ulkopuolelta peräisin olevien latautuneiden hiukkasten aiheuttamille häiriöille. Nämä erittäin energiset hiukkaset tulevat avaruudesta ja voivat aiheuttaa kriittisten laitteistojen laskennan väärin, mikä saattaa vaarantaa hengen.
Ennustettaessa tätä ongelmaa mikrosirunvalmistaja Intel on alkanut suunnitella tapoja havaita, milloin ladattujen hiukkasten suihku voi osua niiden siruihin, joten kun ne tekevät, laskelmat voidaan suorittaa uudelleen virheiden tasoittamiseksi ...
Kosmiset säteet ovat peräisin aurinkoomme, supernoovista ja muista tuntemattomista kosmisista lähteistä. Ne ovat tyypillisesti erittäin energisiä protoneja, jotka vetoavat avaruuden läpi valon nopeuden lähellä. Ne voivat olla niin voimakkaita, että vaikutuksena maan ylemmän ilmakehän kanssa on oletettu, että ne voivat luoda mikromustareikoja. Luonnollisesti nämä energiset hiukkaset voivat aiheuttaa joitain vaurioita. Itse asiassa ne voivat olla valtava este tielle, joka ylittää maan magneettikentän turvallisuuden (magnetosfääri ohjaa suurimman osan kosmisesta säteilystä, jopa Maan kiertoradalla olevat astronautit ovat hyvin suojattu), astronautien terveys vahingoittuu vakavasti pitkäaikaisen planeettojen välisen lennon aikana.
Mutta entä maan päällä, missä olemme suojattuina kosmisten säteiden täydelliseltä voimalta? Vaikka pieni osa vuotuisesta säteilyannoksestamme tulee kosmisista säteistä (noin 13%), niillä voi olla laajoja vaikutuksia ilmakehän suuriin määriin. Kun kosmiset säteet törmäävät ilmakehän molekyyleihin, muodostuu kevyiden hiukkasten kaskaadi. Tätä kutsutaan ilmailmasuihkuksi. Yhden iskun aiheuttamat miljoonat hiukkaset ilmasuihkussa ovat usein erittäin varautuneita (mutta vähemmän energialla kuin kosminen ekosäde), mutta ilmasuihkun takana olevan fysiikan merkitys on alkanut kasvaa, etenkin laskenta-alalla.
Vaikuttaa siltä, että tietokoneiden mikroprosessorien valmistaja Intel on pohtinut samaa kysymystä. He ovat juuri julkaissut patentin, jossa yksityiskohtaisesti esitetään suunnitelmat, jos kosminen säde tunkeutuu ilmakehään ja osuu yhteen heidän herkistä mikrosiruihinsa. Ongelma ilmenee, kun laskenta kehittyy niin pitkälle, että pienet sirut voivat “syttyä” väärin, kun sarjakuva-isku tapahtuu. Jos epäonnistunut siru osuu kosmiseen säteeseen, piirin yli voi kohdistua sähkövirran piikki, mikä aiheuttaa väärän laskennan.
Tämä voi kuulostaa melko hyvänlaatuiselta; loppujen lopuksi mikä on miljardien virheellinen lasku? Intelin vanhempi tutkija Eric Hannah selittää:
“Kaikki logiikkamme perustuu lataukseen, joten se saa häiriöitä. […] Voisit mennä alas autobahnista [Saksalainen moottoritie] 200 mailin tunnissa ja huomaat yhtäkkiä lukkiutumattoman jarrujärjestelmäsi, että se ei toimi, koska sillä oli kosminen säteilytapahtuma.” - Eric Hannah.
Loppujen lopuksi tietokoneet pienenevät ja halvempaa, niitä käytetään kaikkialla, mukaan lukien kriittiset järjestelmät, kuten edellä Hannahin kuvailema jarrujärjestelmä. Koska ne ovat niin pieniä, paljon enemmän siruja voi käyttää tietokoneita, mikä lisää riskiä. Kun perus-, yksi prosessoritietokone voi kokea vain yhden kosmisen säteilytapahtuman useiden vuosien aikana (tuottaa huomaamatta olevan laskentavirheen), supertietokoneet, joissa on kymmeniä tuhansia prosessoreita, voivat kärsiä 10-20 kosmista säteilytapahtumaa viikossa. Lisäksi lähitulevaisuudessa jopa nöyrillä henkilökohtaisilla kannettavilla tietokoneilla voi olla nykyisen supertietokoneen laskentateho; 10-20 laskentavirhettä viikossa olisi toimimaton, tietojen menetyksen, ohjelmistojen vioittumisen tai laitteistovikojen riski olisi liian korkea.
Orbitaaliset avaruusasemat, satelliitit ja planeettojenväliset avaruusalukset tulevat myös mieleen. Avaruustekniikka kattaa edistyneen laskennan, kun saat paljon enemmän prosessointitehoa pienemmässä paketissa, mikä vähentää painoa, kokoa ja kustannuksia. Mitä tapahtuu, kun laskentavirhe tapahtuu, kun kosminen säde osuu satelliitin piiriin? Yksi virheellinen laskutoimitus voisi kertoa satelliitin kohtalosta. Pelkäsin ajatella, mitä tulevaisuuden miehitetyille matkoille Kuulle, Marsille ja muille voi tapahtua.
Toivotaan, että Intelin suunnitelma saattaa olla vastaus tähän pahaenteiseen ongelmaan. He haluavat valmistaa kosmisen säteilytapahtuman, joka havaitsisi kosmisen säteen iskun, ja sitten ohjeistaa prosessoria laskemaan aiemmat laskelmat uudelleen pisteestä, ennen kuin kosminen säde iski. Tällä tavalla virhe voidaan puhdistaa järjestelmästä ennen kuin siitä tulee ongelma.
Tietenkin on monia teknisiä vaikeuksia, jotka on voitettava ennen nopean ilmaisimen kehittämistä; itse asiassa Eric Hannah myöntää, että on vaikea sanoa, milloin sellaisesta laitteesta voi tulla käytännöllinen todellisuus. Siitä huolimatta, ongelma on tunnistettu ja tutkijat etsivät ratkaisua, ainakin se on alku ...
Lähde: BBC
