Просмотр новости
Найдите то, что Вас интересует
Спутники
РН
SpaceX
Роскосмос
NASA
СпутникиРНSpaceXРоскосмосNASAКаждые несколько месяцев процессор в вашем компьютере может ошибиться. Причина не в программе или вирусе, а в космической частице, пролетевшей сквозь чип и перевернувшей один бит памяти. Это явление называется soft error или single event upset. Оно случается редко, но в масштабах дата-центров, где работают тысячи серверов, такие сбои происходят каждые несколько минут.
В 2003 году в Бельгии во время выборов электронная система подсчёта голосов дала одному кандидату на 4096 голосов больше, чем на самом деле. Число 4096 — это 2 в 12-й степени, что указывает на переворот одного бита в памяти. Расследование показало: взлома не было. Космическая частица попала в оперативную память, бит перевернулся, система посчитала неправильно.
Космические лучи — это высокоэнергетические частицы из глубин Вселенной. Они постоянно бомбардируют Землю, но атмосфера задерживает большинство. Однако некоторые частицы проходят сквозь процессор и изменяют состояние одного бита. Для обычного компьютера это редкое событие — раз в несколько лет. Заметит ли пользователь сбой, зависит от того, какой бит задет: если важные данные — программа вылетит, если неиспользуемая область — ничего не произойдёт.
Для крупных дата-центров это серьёзная проблема. Google в 2009 году опубликовал исследование, показавшее, что в их серверах каждые несколько минут происходит какой-то сбой памяти. Большинство исправляется коррекцией ошибок, но не все. Поэтому в критичных системах применяют ECC-память (Error-Correcting Code), которая использует дополнительные биты для проверки и автоматического исправления ошибок. Она дороже и медленнее, но надёжнее.
В космосе проблема острее: там нет защиты атмосферы, и космические лучи бьют напрямую. Поэтому все спутники, МКС и марсоходы используют радиационно-стойкую электронику. Обычный процессор в космосе быстро выйдет из строя из-за массовых сбоев. Радиационно-стойкие чипы медленнее и технологически отстают на годы, но стабильны. Парадокс: марсоход Perseverance работает на процессоре медленнее, чем в вашем смартфоне, но на Марсе он функционирует без сбоев, а телефон бы умер за день.
На Земле тоже есть риски. Авиация особенно уязвима: самолёты летают на высоте 10–12 км, где космическое излучение сильнее. Автопилоты, навигация и управление двигателями — всё на электронике. Поэтому в авиационных системах применяют троирование: три независимых компьютера выполняют одни и те же расчёты, и если один даёт другой результат, его игнорируют большинством голосов. В медицинской технике — МРТ, томографы, аппараты ИВЛ — сбой может стоить жизни, поэтому там жёсткие стандарты защиты.
Большинство устройств не защищены: ваш компьютер, телефон, роутер, телевизор — все уязвимы. Обычно последствия не критичны — программа вылетела, перезапустили. Но бывают исключения. В 2008 году автобус в США резко затормозил без команды водителя из-за сбоя в электронике управления. В 2000-х несколько самолётов испытали внезапные отказы систем, которые списали на космические лучи. Доказать это сложно: сбой происходит, система перезагружается, и следов не остаётся.
Частота таких событий растёт, потому что транзисторы становятся меньше. Современный 5-нанометровый процесс — транзисторы размером в десятки атомов. Такую крошечную структуру легче повредить: одна частица может затронуть несколько транзисторов сразу. Производители знают об этом и разрабатывают алгоритмы самопроверки, дублирование критичных узлов, автоматическое исправление ошибок на аппаратном уровне. Но полностью защититься невозможно. Космос постоянно бомбардирует Землю частицами, летящими миллионы лет из далёких галактик. И иногда одна из этих частиц переворачивает один бит — и ваш компьютер зависает, или выборы идут не так, или автобус тормозит сам. Невидимая, неслышимая, но реальная угроза из космоса действует прямо сейчас.