Náhodné častice z vesmíru

Predstavte si, že píšete dôležitý dokument, hráte hru alebo práve spúšťate nejaký skript, keď sa zrazu počítač zasekne, vyhodí "bluescreen" alebo jednoducho padne. Väčšinou si povieme, že je to chyba softvéru alebo chyba hardvéru, no čo ak vám poviem, že na vine môže byť častica z vesmíru, ktorá práve preletela cez váš procesor?

Toto nie je sci-fi, ale reálny jav, ktorý poznajú odborníci na elektroniku a IT pod názvom „bit-flip“ spôsobený kozmickými lúčmi.

Čo sú to kozmické lúče a ako môžu ovplyvniť elektroniku?

Kozmické lúče sú extrémne rýchle častice prichádzajúce z vesmíru, ktoré neustále bombardujú našu planétu. Väčšinou ide o protóny a jadrá atómov pohybujúce sa rýchlosťou blízkou svetlu. Keď tieto častice narazia do atmosféry, vznikajú sekundárne častice, ktoré bez problémov prenikajú aj stenami budov, automobilov alebo ľudským telom. A, samozrejme, aj vaším počítačom.

Ako to teda vyzerá v praxi? Keď častica zasiahne mikročip (napríklad v procesore alebo RAM pamäti), môže zmeniť hodnotu jedného bitu – z 0 na 1, alebo opačne. Práve táto zmena spôsobí chybu v práci systému, ktorá sa môže prejaviť ako drobná nepresnosť, ale v horších prípadoch aj kompletný pád systému, modrá obrazovka (BSOD), alebo dokonca poškodenie dát.

Ako často sa to deje?

Aj keď to môže znieť neuveriteľne, podľa štúdií a testov výrobcov čipov, je takýchto "vesmírnych" chýb oveľa viac, než by ste si mysleli. Napríklad serverové farmy a dátové centrá musia túto skutočnosť brať do úvahy, pretože veľké množstvo elektroniky znamená, že pravdepodobnosť zásahu stúpa.

Spoločnosť IBM napríklad v roku 1996 zistila, že kozmické lúče boli príčinou asi jednej chyby na 256 MB RAM mesačne, čo sa nemusí zdať veľa, ale pri obrovských serverových farmách sa už jedná o vážny problém. A dnes, keď sú mikročipy hustejšie, tento jav nastáva ešte častejšie.

Ako sa dá pred týmito chybami chrániť?

Existuje viacero spôsobov, ako sa týmto chybám vyhnúť alebo ich minimalizovať:

• ECC pamäte (Error Correcting Code): špeciálne RAM, ktoré vedia detekovať a opraviť väčšinu takýchto "vesmírnych" chýb.
• Redundantné systémy: najmä v kritických aplikáciách (napríklad v lietadlách, satelitoch, či v medicínskych zariadeniach) sú systémy často zdvojené alebo dokonca strojnásobené, aby sa minimalizovalo riziko výpadku.
• Ochranné štíty a izolácie: využívajú sa v extrémne citlivých zariadeniach, ako sú satelity, ktoré sú najviac vystavené kozmickým lúčom.

Ako sa voči tomu brániť ako bežný používateľ?

Ak ste bežný používateľ, nemusíte sa stresovať tým, že vám kozmické lúče pravidelne ničia počítač. Pravdepodobnosť je síce reálna, ale nízka. Ak však prevádzkujete serverové systémy alebo kritickú infraštruktúru, mali by ste zvážiť investície do ECC pamätí a kvalitného hardvéru, ktorý je na takéto situácie pripravený.

Skutočný príklad z praxe

V Belgicku v roku 2003 došlo k situácii, keď počas volieb jeden kandidát získal záhadne o 4096 hlasov viac, než bol celkový počet hlasujúcich. Vyšetrovanie odhalilo, že dôvodom bol práve zásah kozmickej častice, ktorá spôsobila zmenu jedného bitu v elektronickom hlasovacom zariadení.

Záver

Takže nabudúce, keď vám vyskočí modrá obrazovka, možno nie je na vine ani Windows, ani ovládače grafickej karty, ale malá, neviditeľná častica z vesmíru, ktorá trafila váš procesor práve v najnevhodnejšej chvíli.