Wenn Computer fortschrittlicher werden, schrumpfen die Mikroprozessoren in ihnen und verbrauchen weniger elektrischen Strom. Aber auch der mächtige Supercomputer hat seine Achillesferse: eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Störungen durch geladene Teilchen, die außerhalb Ihres Büros entstehen. Diese hochenergetischen Partikel kommen aus dem Weltraum und können dazu führen, dass sich kritische Hardware verrechnet und möglicherweise Leben gefährdet.
Um dieses Problem zu erkennen, hat der Mikrochip-Hersteller Intel begonnen, Wege zu finden, um zu erkennen, wann ein Schauer geladener Teilchen auf seine Chips treffen kann. Wenn dies der Fall ist, können die Berechnungen erneut ausgeführt werden, um etwaige Fehler auszubügeln.
Kosmische Strahlen stammen von unserer Sonne, Supernovae und anderen unbekannten kosmischen Quellen. Typischerweise handelt es sich um sehr energiereiche Protonen, die sich nahe der Lichtgeschwindigkeit durch den Raum bewegen. Sie könnten so mächtig sein, dass beim Aufprall auf die obere Erdatmosphäre postuliert wurde, dass sie möglicherweise Mikro-Schwarze Löcher erzeugen. Natürlich können diese energetischen Partikel Schäden verursachen. Tatsächlich können sie ein großes Hindernis für Reisen sein, die über die Sicherheit des Erdmagnetfelds hinausgehen (die Magnetosphäre lenkt die meisten kosmischen Strahlungen ab, selbst Astronauten in der Erdumlaufbahn sind gut abgeschirmt). Die Gesundheit von Astronauten wird bei einem längeren interplanetaren Flug schwer beschädigt.
Aber was ist mit auf der Erde, wo wir vor der vollen Kraft der kosmischen Strahlung geschützt sind? Obwohl ein kleiner Teil unserer jährlichen Strahlungsdosis aus kosmischen Strahlen stammt (ungefähr 13%), können sie weitreichende Auswirkungen auf große Mengen der Atmosphäre haben. Wenn kosmische Strahlen mit atmosphärischen Molekülen kollidieren, entsteht eine Kaskade von Lichtteilchen. Dies ist als "Luftdusche" bekannt. Die Milliarden von Partikeln in der Luftdusche, die durch einen einzigen Aufprall entstehen, sind oft selbst hoch aufgeladen (aber von geringerer Energie als die kosmische Mutterstrahlung), aber die Physik hinter der Luftdusche gewinnt zunehmend an Bedeutung, insbesondere im Bereich der Datenverarbeitung.
Es scheint, dass der Hersteller von Computer-Mikroprozessoren Intel über dieselbe Frage nachgedacht hat. Sie haben gerade ein Patent veröffentlicht, in dem ihre Pläne für den Fall, dass ein kosmischer Strahl in die Atmosphäre eindringt und einen ihrer empfindlichen Mikrochips trifft, detailliert beschrieben werden. Das Problem tritt auf, wenn die Datenverarbeitung so weit fortgeschritten ist, dass die winzigen Chips möglicherweise „fehlzünden“, wenn ein Comic-Ray-Impact-Ereignis auftritt. Sollte der unglückliche Chip von einem kosmischen Strahl getroffen werden, kann ein elektrischer Stromstoß über die Schaltung ausgeübt werden, was zu einer Fehlkalkulation führt.
Das mag ziemlich harmlos klingen; Was ist eine Fehleinschätzung in Milliardenhöhe? Der leitende Wissenschaftler von Intel, Eric Hannah, erklärt:
“Alle unsere Logik basiert auf Ladung, so dass es zu Störungen kommt. […] Sie könnten die Autobahn runterfahren Deutsche Autobahn bei 200 Meilen pro Stunde und stellen Sie plötzlich fest, dass Ihr Antiblockiersystem nicht funktioniert, weil es ein kosmisches Strahlungsereignis hatte. ” - Eric Hannah.
Schließlich werden Computer immer kleiner und billiger, sie werden überall eingesetzt, einschließlich kritischer Systeme wie dem oben von Hannah beschriebenen Bremssystem. Da sie so klein sind, können viel mehr Chips Computer belegen, was das Risiko erhöht. Wenn ein einfacher Computer mit einem Prozessor in mehreren Jahren möglicherweise nur ein Ereignis mit kosmischer Strahlung aufweist (was zu einem unbemerkten Berechnungsfehler führt), können Supercomputer mit Zehntausenden von Prozessoren 10 bis 20 Ereignisse mit kosmischer Strahlung erleiden pro Woche. Darüber hinaus könnten in naher Zukunft selbst bescheidene persönliche Laptops die Rechenleistung des heutigen Supercomputers haben. 10 bis 20 Berechnungsfehler pro Woche wären nicht praktikabel, das Risiko eines Datenverlusts, einer Beschädigung der Software oder eines Hardwarefehlers wäre zu hoch.
Orbitalraumstationen, Satelliten und interplanetare Raumschiffe kommen ebenfalls in den Sinn. Die Weltraumtechnologie umfasst fortschrittliches Computing, da Sie in einem kleineren Paket weitaus mehr Rechenleistung erhalten und Gewicht, Größe und Kosten reduzieren. Was passiert, wenn ein Berechnungsfehler auftritt, wenn ein kosmischer Strahl auf die Schaltung eines Satelliten trifft? Eine einzige Fehleinschätzung könnte das Schicksal des Satelliten bedeuten. Ich hätte Angst zu überlegen, was mit zukünftigen bemannten Missionen zum Mond, Mars und darüber hinaus passieren könnte.
Es ist zu hoffen, dass der Plan von Intel die Antwort auf dieses bedrohliche Problem sein kann. Sie möchten einen Cosmic Ray Event Tracker herstellen, der einen Einfluss der kosmischen Strahlung erkennt, und dann den Prozessor anweisen, die vorherigen Berechnungen ab dem Zeitpunkt vor dem Auftreffen der kosmischen Strahlung neu zu berechnen. Auf diese Weise kann der Fehler aus dem System entfernt werden, bevor er zu einem Problem wird.
Es werden natürlich viele technische Schwierigkeiten zu überwinden sein, bevor ein schneller Detektor entwickelt wird; Tatsächlich gibt Eric Hannah zu, dass es schwer zu sagen sein wird, wann ein solches Gerät zur praktischen Realität werden kann. Unabhängig davon wurde das Problem identifiziert und Wissenschaftler arbeiten an einer Lösung, zumindest ist es ein Anfang ...
Quelle: BBC
