Kun tietokoneet kehittyvät, niiden sisällä olevat mikroprosessorit pienenevät ja käyttävät vähemmän sähkövirtaa. Nämä uudet, energiatehokkaat sirut voidaan tiivistää lähemmäksi toisiaan, mikä lisää sekunnissa suoritettavien laskelmien määrää, mikä tekee tietokoneesta tehokkaamman. Mutta jopa mahtavalla supertietokoneella on akilleen kantapää: lisääntynyt herkkyys toimistosi ulkopuolelta peräisin olevien varautuneiden hiukkasten aiheuttamille häiriöille. Nämä erittäin energiset hiukkaset tulevat avaruudesta ja voivat saada kriittiset laitteet laskemaan väärin, mikä saattaa vaarantaa ihmishenkiä.
Tämän ongelman ennakoiden mikrosirujen valmistaja Intel on alkanut suunnitella tapoja havaita, milloin varautuneiden hiukkasten suihku saattaa osua siruihin, joten kun näin tapahtuu, laskelmat voidaan suorittaa uudelleen mahdollisten virheiden korjaamiseksi...
Kosmiset säteet ovat peräisin Auringosta, supernoveista ja muista tuntemattomista kosmisista lähteistä. Tyypillisesti ne ovat erittäin energisiä protoneja, jotka kulkevat avaruuden läpi lähellä valonnopeutta. Ne voivat olla niin voimakkaita, että niiden törmäyksessä Maan yläilmakehään on oletettu, että ne voivat luoda mikromustia aukkoja. Luonnollisesti nämä energiset hiukkaset voivat aiheuttaa vahinkoa. Itse asiassa ne voivat olla valtava este matkustamiselle Maan magneettikentän turvallisuuden ulkopuolelle (magnetosfääri poikkeuttaa suurimman osan kosmisesta säteilystä, jopa Maan kiertoradalla olevat astronautit ovat hyvin suojattuja), astronautien terveys vaurioituu vakavasti pitkittyneen planeettojen välisen lennon aikana.
Mutta entä maapallolla, jossa olemme suojassa kosmisten säteiden täydeltä voimalta? Vaikka pieni osa vuotuisesta säteilyannoksestamme tulee kosmisista säteistä (noin 13 %), niillä voi olla laajoja vaikutuksia suuriin määriin ilmakehää. Kun kosmiset säteet törmäävät ilmakehän molekyyleihin, syntyy valohiukkasten sarja. Tämä tunnetaan 'ilmasuihkuna'. Ilmasuihkussa yhdestä törmäyksestä johtuvat miljardit hiukkaset ovat usein itsekin erittäin varautuneita (mutta niiden energiamäärä on pienempi kuin kosminen lähtösäde), mutta ilmasuihkun takana olevan fysiikan merkitys alkaa kasvaa, erityisesti tietojenkäsittelyn aloilla.
Näyttää siltä, että tietokoneiden mikroprosessorivalmistaja Intel on pohtinut samaa kysymystä. He ovat juuri julkaisseet patentin, jossa kerrotaan heidän suunnitelmistaan, jos kosminen säde tunkeutuu ilmakehään ja osuu johonkin heidän herkistä mikrosiruistaan. Ongelma tulee, kun tietojenkäsittely kehittyy niin pitkälle, että pienet sirut voivat 'sytyttää', kun koominen säteilyiskutapahtuma tapahtuu. Jos kosminen säde osuu epäonniseen siruun, piiriin voi kohdistua sähkövirran piikki, mikä aiheuttaa virheen.
Tämä saattaa kuulostaa melko hyväntahtoiselta; loppujen lopuksi, mikä on yksi virhearvio miljardeissa? Intelin vanhempi tutkija Eric Hannah selittää:
'Kaikki logiikkamme perustuu varaukseen, joten se saa häiriöitä.[…]Saatat mennä alas moottoritielle[Saksan moottoritie]200 mailia tunnissa ja huomaat yhtäkkiä, että lukkiutumaton jarrujärjestelmäsi ei toimi, koska siinä oli kosminen säteilytapahtuma.” – Eric Hannah.
Loppujen lopuksi tietokoneet ovat tulossa pienemmiksi ja halvemmiksi, niitä käytetään kaikkialla, mukaan lukien kriittiset järjestelmät, kuten Hannahin edellä kuvaama jarrujärjestelmä. Koska ne ovat niin pieniä, tietokoneissa voi olla paljon enemmän siruja, mikä lisää riskiä. Kun perustietokoneessa, jossa on yksi prosessori, voi tapahtua vain yksi kosminen säteilytapahtuma usean vuoden aikana (tuottaen huomaamattoman laskentavirheen), supertietokoneet, joissa on kymmeniätuhansia prosessoreita, voivat kärsiä 10-20 kosmisen säteilytapahtumasta.viikossa. Lisäksi lähitulevaisuudessa vaatimattomillakin kannettavilla tietokoneilla voi olla nykypäivän supertietokoneiden laskentateho; 10-20 laskentavirhettä viikossa olisi mahdotonta, tietojen katoamisen, ohjelmiston vioittumisen tai laitteistovian riski olisi liian suuri.
Myös kiertorata-avaruusasemat, satelliitit ja planeettojen väliset avaruusalukset tulevat mieleen. Avaruusteknologia kattaa edistyneen tietojenkäsittelyn, kun saat paljon enemmän prosessointitehoa pienemmässä paketissa, mikä vähentää painoa, kokoa ja kustannuksia. Mitä tapahtuu, kun tapahtuu laskuvirhe, kun kosminen säde osuu satelliitin piiriin? Yksikin virhearviointi voi selittää satelliitin kohtalon. Uskaltaisin ajatella, mitä voisi tapahtua tuleville miehitetyille tehtäville Kuuhun, Marsiin ja muualle.
Intelin suunnitelman toivotaan olevan vastaus tähän pahaenteiseen ongelmaan. He haluavat valmistaa kosmisen säteen tapahtumaseurantalaitteen, joka havaitsi kosmisen säteen vaikutuksen, ja käskee sitten prosessorin laskemaan uudelleen aiemmat laskelmat pisteestä ennen kosmisen säteen osumista. Tällä tavalla virhe voidaan poistaa järjestelmästä ennen kuin siitä tulee ongelma.
Tietenkin on monia teknisiä vaikeuksia voitettavana ennen kuin nopea ilmaisin kehitetään; itse asiassa Eric Hannah myöntää, että on vaikea sanoa, milloin tällaisesta laitteesta voi tulla käytännöllinen todellisuus. Siitä huolimatta ongelma on tunnistettu ja tutkijat työskentelevät ratkaisun parissa, ainakin se on alku…
Lähde: BBC