Размер шрифта
Маленький текст
Средний текст
Большой текст

Космос

Ловушки для будущих технологий приходят из космоса
Ловушки для будущих технологий приходят из космоса
ANSA

Космические частицы ломают компьютеры

Ученые выяснили, как космическое излучение вызывает сбой техники

Электронные гаджеты и компьютеры могут выйти из строя из-за космического излучения, выяснили исследователи. Оно способно вызывать сбои в работе электронных устройств, что не может не беспокоить — ведь сложной техники вокруг становится все больше.

Когда компьютер или смартфон выходит из строя, первые, на кого хочется спустить собак, — производители. Но проблема не всегда в них или в неправильном использовании устройства.

В сбоях электронных устройств могут быть виноваты субатомные частицы родом из-за пределов нашей галактики, считают исследователи из Университета Вандербильта.

Как объясняет профессор электротехники Бхарат Бхува в докладе, сделанном в рамках сессии «Облачно, возможны солнечные вспышки: подсчет рисков космической погоды» на ежегодной встрече Американской ассоциации содействия развитию науки, во многих случаях отказ техники происходит из-за воздействия электрически заряженных частиц, созданных космическими лучами. В основном эти лучи генерируются за пределами нашей галактики.

«Это действительно большая проблема, но в основном незаметная для общественности», — отмечает он.

В докладе он проливает свет на различные концепции, в том числе на единичные случаи выхода из строя (Single Event Upset, SEU). На атмосферу Земли воздействуют космические лучи, движущиеся со скоростью света. Они порождают каскады пионов, мюонов, нейтронов и альфа-частиц. Ежесекундно миллионы образовавшихся частиц бомбардируют тела людей. Это воздействие незаметно и не оказывает вреда для организма. Но часть этих частиц способна создавать помехи в интегральных схемах электронных устройств. В результате это взаимодействие может изменить данные, хранящиеся в памяти устройства.

Бхува сообщает, что трудно определить, когда и где появятся такие частицы. Кроме того, никаких физических признаков повреждения не возникает. Также нельзя сразу сказать, виновато в сбое космическое излучение, аппаратный дефект или ошибка программного обеспечения. Для того чтобы утверждать, что проблема вызвана SEU, нужно сначала исключить другие причины.

И все же, трудно — не значит невозможно.

Авторы исследования приводят пример с бельгийским городком Схарбек, где в 2003 году во время выборов в парламент один из кандидатов благодаря излучению получил 4096 дополнительных голосов.

Ошибка была замечена, потому что кандидат набрал количество голосов, превышающее возможное. Расследование причин произошедшего привело к выводу, что ошибка возникла именно из-за воздействия космических лучей, которые вызвали сбой в реестре электронного устройства для подсчета голосов.

Другой приведенный пример — проблема, возникшая на пассажирском самолете, летевшем из Сингапура в Перт.

Из-за воздействия излучения у самолета отключился автопилот и он резко «подпрыгнул» на 210 метров.

Почти треть пассажиров получила настолько серьезные травмы, что самолет пришлось экстренно посадить в ближайшем аэропорту. Кроме того, компьютеры авиакомпании выдали несколько необъяснимых ошибок, которые привели к отмене сотен рейсов и в результате к значительным экономическим потерям.

Исследователи взяли образцы интегральных схем и обследовали их в лаборатории, проверив, как на них воздействуют нейтронные лучи. Выяснилось, что основная часть электроники под таким воздействием может выдавать сотни и тысячи ошибок в работе.

«Наше исследование подтверждает, что мы имеем дело с серьезной и растущей проблемой. Это не стало неожиданностью. Исследовав воздействие излучения на электронные схемы, разработанные для военных и космических технологий, мы смогли выявить его и в устройствах, работающих на Земле», — рассказывает Бхува.

В 2004 году компания Cypress Semiconductor, занимающаяся разработкой и производством полупроводников, приводила следующие данные по количеству вызываемых космическим излучением ошибок:

— мобильный телефон с 500 Кб памяти должен совершать одну потенциальную ошибку в 28 лет;
— сеть маршрутизаторов с памятью в 25 Гб допускает одну ошибку, приводящую к сбою в сети, каждые 17 часов;
— находясь в самолете на высоте 10,6–10,7 км, ноутбук с памятью в 500 Кб может совершать одну ошибку каждые пять часов.

«Производители полупроводников очень обеспокоены этой проблемой, потому что она становится все серьезнее из-за того, что мощность электронных устройств растет, да и их количество значительно увеличивается», — сообщает Бхува.

Группа, в составе которой он работает, с 2001 года анализирует воздействие космического излучения на бытовые приборы. За это время работу Бхувы и его коллег финансировали такие компании, как Altera, ARM, AMD, Broadcom, Cisco Systems, Marvell, MediaTek, Renesas, Qualcomm, Synopsys и TSMC.

Как отмечает Бхува, проблема касается в основном сектора бытовой электроники — в сферах авиации, медицины, информационных технологий и связи, транспортных, энергетических и финансовых отраслях о проблеме знают и предпринимают шаги для ее решения.