پرتوهای کیهانی چگونه بر کامپیوترها اثر می‌گذارند؟

پنج‌شنبه ۱۹ آبان ۱۴۰۱ - ۱۷:۰۰
مطالعه 15 دقیقه
زمین درمعرض سیلی از ذرات زیراتمی خورشیدی و فراخورشیدی قرار دارد که می‌توانند عامل خطاها در گوشی‌ها و کامپیوترها باشند. با کوچک شدن تراشه‌های وسایل الکترونیکی این خطر شکل جدی‌تری پیدا کرده است.
تبلیغات

ماری مو، پژوهشگر امنیت سایبری تنها ۲۰ دقیقه با مقصد خود آمستردام فاصله داشت که دردی عجیب را در قفسه‌ی سینه‌ی خود احساس کرد. او می‌توانست به وضوح نوسان‌ها و ضربه‌ی ماهیچه‌های سمت چپ سینه‌اش را احساس کند. این ضربه‌ها با افزایش شدت ضربان قلب همراه بودند. ترس کل وجود او را فرا گرفته بود و می‌دانست مشکلی در دستگاه ضربان‌ساز او به وجود آمده است. این دستگاه برای تولید ضربان‌های الکتریکی و پایدار نگه‌داشتن ضربان قلب او در سینه‌اش کار گذاشته شده بود.

آیا سیم‌های متصل به ضربان‌ساز و قلب او آسیب‌ دیده بودند یا سست شده بودند؟ مو به خدمه‌ی کابین اطلاع داد و آن‌ها نیز آمبولانسی را در فرودگاه تدارک دیدند که به محض فرود، او را به بیمارستان منتقل کنند. با رسیدن مو به بیمارستان تکنسین ضربان‌ساز به سرعت متوجه مشکل شد. کامپیوتر کوچک گجت آسیب دیده بود و داده‌های ذخیره‌شده داخل کامپیوتر ضربان‌ساز خراب شده‌ بودند. این داده‌ها برای عملکرد صحیح دستگاه ضروری هستند.

مو بر این باور بود که عامل این خطا پرتویی کیهانی از فضای خارجی بوده است؛ زنجیره‌ای از ذرات زیراتمی که مانند توپ‌های بیلیارد در جو زمین با یکدیگر برخورد می‌کنند و در نهایت در میانه‌ی پرواز به دستگاه ضربان‌ساز او رسیده‌اند. از دیدگاه تئوری این ذرات باعث عدم تعادل الکتریکی و دست‌کاری حافظه‌ی کامپیوتری شدند و در نهایت درک فناوری نجات‌بخش زندگی را تغییر دادند.

وقتی کامپیوترها دچار خطا می‌شود، معمولاً تصور می‌کنیم این خطا وقفه‌ای نرم‌افزاری یا ناشی از برنامه‌نویسی بد است؛ اما پرتوهای یونیزه به‌ویژه پرتوهای پروتونی خورشیدی هم می‌توانند عامل این خطاها باشند. این رویدادها که اصطلاحات «آشفتگی تک موردی» نامیده می‌شوند، معمولاً به ندرت رخ می‌دهند و نمی‌توان مطمئن شد پرتوهای کیهانی عامل اصلی چنین خرابی‌هایی هستند چراکه معمولاً از خود ردی را به جا نمی‌گذارند.

بااین‌حال این پرتوها یکی از متهمان احتمالی بسیاری از نمونه‌های متعدد خطاهای کامپیوتری هستند. از دستگاه شمارش رأی که هزاران رأی غیرموجود را به حساب یکی از کاندیدها منتقل کرد تا هواپیمای تجاری که به صورت ناگهانی دچار افت ارتفاع چندصدمتری و آسیب به ده‌ها مسافر شد، نمونه‌هایی از این خطاها هستند.

شراره خورشیدی

شراره‌های خورشیدی و فوران‌های ماده‌ی خورشیدی موسوم به خروج جرم از تاج خورشیدی از منابع ذرات پرانرژی فضایی هستند

با افزایش وابستگی انسان‌ها به فناوری دیجیتال، باید این پرسش را مطرح کرد که پرتوهای کیهانی برای زندگی ما چه ریسکی دارند. با توجه به ادامه‌ی روند مینیاتورسازی یا کوچک شدن فناوری میکروچیپ، حداقل بار الکتریکی برای آسیب رساندن به داده‌ها هم کاهش می‌یابد، بنابراین پرتوهای کیهانی به‌راحتی می‌توانند بر این تراشه‌های کوچک تأثیر بگذارند.

علاوه بر این، ازآنجاکه دفع مواد عظیم خورشیدی گاهی باعث انتشار امواج عظیمی از ذرات به سمت زمین می‌شوند، چشم‌انداز مخوفی به وجود می‌آید؛ بنابراین ممکن است در طوفان‌های ژئومغناطیسی آینده شاهد خرابی بیشتری در داده‌ها و قطعات کامپیوتری باشیم. تجربه‌ی ترسناک ضربان‌ساز ماری مو در سال ۲۰۱۶ رخ داد. او پس از مرخصی از بیمارستان گزارشی را از تولیدکننده‌ی ضربان‌ساز خود به این شرح دریافت کرد: «متوجه وارونگی بیت‌های دستگاه شدیم.» مو حالا مشاور ارشد امنیت سایبری شرکت Mandiant است.

در حافظه‌ی کامپیوتری ضربان‌ساز، داده‌ها به شکل بیتی ذخیره می‌شوند که اغلب اوقات به آن‌ها صفر و یک گفته می‌شود؛ اما براساس گزارش تولیدکننده، برخی از این بیت‌ها معکوس یا وارونه شده بودند و بدین‌ترتیب با تغییر داده‌ها خطای نرم‌افزاری را به وجود آوردند. در این نمونه، خطا باعث شد ضربان‌ساز به «وضعیت برنامه‌ی پشتیبان» برود و ضربان قلب پیش‌فرض او به ۷۰ ضربان در دقیقه با شدت بالا رسید. همین مسئله باعث لرزشی عجیب شد.

تکنیسین برای رفع این مشکل باید دستگاه ضربان‌ساز را در بیمارستان به تنظیمات کارخانه بازمی‌گرداند و سپس مجدداً براساس قلب بیمار تنظیم می‌کرد؛ اما گزارش تولیدکننده هیچ نتیجه‌گیری واضحی از وارونگی بیت‌ها ارائه نداده بود. یک احتمال می‌توانست پرتوهای خورشیدی باشد. به عقیده‌ی مو به سختی می‌توان در این باره اطمینان پیدا کرد.

احتمال بروز چنین اتفاق‌هایی حداقل از دهه‌ی ۱۹۷۰ قابل درک بود. در آن زمان پژوهشگرها نشان دادند پرتوهای فضای خارجی می‌توانند بر کامپیوترهای ماهواره‌ها تأثیر بگذارند. این پرتوها می‌توانند شکل‌های مختلفی به خود بگیرند و از منابع متعدد داخل یا خارج از منظومه‌ی شمسی سرچشمه بگیرند؛ اما سناریوی ماری مو این‌طور به نظر می‌رسد: ذرات پروتون خورشیدی با حرکت به سمت زمین با ذرات موجود در جو برخورد کردند و بر اثر این برخورد نوترون‌های هسته‌ی اتم‌ها آزاد شدند. این نوترون‌های پرانرژی باری ندارند اما می‌توانند با برخورد با ذره‌های دیگر، پرتوی ثانویه‌‌ی بارداری را به وجود بیاورند. ازآنجاکه بیت‌های موجود در دستگاه‌های حافظه‌ی کامپیوتری گاهی به صورت یک بار کوچک الکتریکی ذخیره می‌شوند، پرتوهای ثانویه می‌توانند این بیت‌ها را تغییر دهند و وضعیت آن‌ها را وارونه کنند که همین مسئله به تغییر داده‌ها می‌انجامد.

پرتوهای کیهانی همراه با ارتفاع افزایش می‌یابند زیرا جو زمین از ما دربرابر بخش زیادی از پرتوها محافظت می‌کند. برای مثال مسافران هوایی بیشتر از افراد روی زمین درمعرض این پرتوها قرار دارند به همین دلیل خدمه‌ی پرواز، محدودیت زمانی برای پروازهای ماهانه دارند؛ اما اگر این آشفتگی زیراتمی عامل خطای ضربان‌ساز ماری مو باشد، بسیار نادر است. مو می‌گوید:

مزیت داشتن ضربان‌ساز بسیار بیشتر از خطرهای آن است. احساس می‌کنم اعتمادم به این دستگاه بیشتر شده است زیرا می‌دانم در صورت بروز خطا دارای پشتیبانی مناسب است.

اما تأثیر پرتوهای کیهانی بر کامپیوترهای دیگر می‌تواند فاجعه‌بار باشد. برای مثال در رویدادی که در خطوط پرواز کانتاس در سال ۲۰۰۸ بر فراز استرالیای غربی رخ داد، هواپیما تنها در طول ده دقیقه چند صد متر افت ارتفاع پیدا کرد و این حادثه باعث آسیب به مسافران شد که بسیاری از آن‌ها در زمان این اتفاق روی صندلی خود نبودند. تعدادی از مسافران دچار کبودی شدند و برخی از آن‌ها دچار ضربه‌ی سر شدند. یک کودک هم که کمربند خود را بسته بود به شکلی وحشتناک تکان خورد به‌طوری‌که دچار آسیب‌هایی در ناحیه‌ی شکم شد.

براساس یافته‌های هیئت امنیتی حمل‌ونقل استرالیایی، قبل از رفتار عجیب هواپیما، دادهای پرخطای کامپیوتری، زاویه‌ی پرواز هواپیما را به اشتباه تفسیر کردند. بدین‌ترتیب دو شیرجه‌ی خودکار برای هواپیما به وجود آمد. براساس گزارش‌ها:

شواهد کافی وجود ندارند که نشان دهند پرتوهای یونیزه‌کننده داده‌های کامپیوتر را تغییر دادند اما این فرض را می‌توان به‌عنوان یک احتمال در نظر گرفت. از طرفی تمام محرک‌های دیگر احتمالی به باور پژوهشگرها «بعید» یا «بسیار بعید» بودند.
شفق قطبی

شفق قطبی بالای قطب‌های زمین به دلیل برهم‌کنش ذرات پرانرژی خورشیدی با جو زمین به وجود می‌آید

همچنین طی اتفاق دیگری که برای دستگاه رأی‌‌گیری بلژیک در سال ۲۰۰۳ رخ داد، تنها به یک کاندید، ۴۰۹۶ رأی اضافه شد. برخی بر این باورند، این اتفاق بر اثر برخورد پرتوهای یونیزه‌کننده با کامپیوتر رخ داده است. اما درباره‌ی اسپیدرانری که خطای عجیب بازی سوپر ماریو ۶۴ را در سال ۲۰۱۳ تجربه کرد چه می‌توان گفت؟ اسپیدرانر به شخصی گفته می‌شود که برای تکمیل بازی‌های ویدئویی در یک زمان مشخص و ثبت رکورد تلاش می‌کند. در حین بازی، ماریو به صورت ناگهانی به سمت بالا حرکت کرد که بعدا علت این رفتار وارونگی بیت‌ها در کد موقعیت بازی عنوان شد. توضیح کمی درباره‌ی این رفتار وجود داشت بنابراین احتمال تداخل ذرات کیهانی با کارتریج بازی در بحث‌های مربوط به حادثه بالا رفت.

تراویس لانگ، مهندس نرم‌افزار موزیلا در مطلبی که در آوریل ۲۰۲۲ در وبلاگ خود منتشر کرد توضیح می‌دهد ردیف‌های بزرگ داده‌های دورسنجی که این شرکت به صورت منظم از کاربران مرورگرهای وب فایرفاکس جمع‌آوری می‌کند گاهی اوقات حاوی خطاهای غیرقابل توضیحی در راستای وارونگی بیت‌ها است. لانگ همچنین اشاره کرد، یکی از باگ‌های جدید مرتبط با این خطاهای کوچک هم‌زمان با یک طوفان ژئومغناطیسی رخ داد. او نوشت:

به این فکر کردم که آیا می‌توان ردپایی از رویدادی کیهانی را ازطریق این آشفتگی‌های تک‌موردی در داده‌ّای دورسنجی پیدا کرد.

صرف‌نظر از اینکه پرتوهای یونیزه‌کننده پشت ماجرا باشند یا خیر، ممکن است هنگام مرور اینترنت با بیت‌های وارونه روبه‌رو شویم. در سال ۲۰۱۰، پژوهشگر امنیت سایبری به نام آرتم دینابورگ که حالا برای شرکتی به نام Trail of Bits کار می‌کند متوجه این موضوع شد. او مجموعه‌ای از اسامی دامنه را ثبت کرد که مشابه دامنه‌های عمومی بودند اما تنها یک کاراکتر اشتباه در url وجود داشت.

برای مثال «bbc.com» را درنظر بگیرید. ممکن است به دلیل قرار گرفتن حرف x کنار حرف c روی صفحه‌ی کلید، آن را اشتباها «bbx.com» تایپ کنید؛ اما خطای بیتی متفاوت است. در واقع در خطای بیتی حداقل یک بیت در کد دودویی وجود دارد که نشان می‌دهد هر کدام از کاراکترهای «bbc.com» اشتباهند. در کد دودویی حرف b به صورت «01100010» و حرف c به صورت «01100011» هستند. اگر یک بیت، برای مثال آخرین بیت کد حرف c را از یک به صفر تغییر دهید آن‌گاه به حرف b تبدیل می‌شود و با آدرس bbb.com روبه‌رو می‌شوید.

پرتوهای کیهانی چگونه بیت‌ها را وارونه می‌کنند؟

وتقی ذرات پرانرژی مثل نوترون‌ها و موئون‌های پرتوهای کیهانی یا پرتوهای گاما به سیلیکون موجود در میکروچیپ‌ها برخورد کنند، آشفتگی تک‌موردی (SEU) در مدارهای کامپیوتری رخ می‌دهد. این اختلال باعث تولید بار الکتریکی می‌شود که می‌تواند ولتاژ داخلی ترانزیستورهای مجاور خود را تغییر دهد و داده‌های ذخیره‌شده را مختل کند. در برخی موارد این رویدادها می‌توانند بخش‌های کوچک الکترونیکی را به‌طور کامل نابود کنند و حتی کامپیوتر را به وسیله‌ای بی‌مصرف تبدیل کنند اما در عین حال می‌توانند تغییراتی موقتی را به وجود بیاورند که بر رفتار ماشین تأثیر می‌گذارند.

پرتوهای کیهانی می‌توانند بی‌آنکه ردی از خود به جا بگذارند وسایل الکترونیکی را مختل کنند

وارونگی بیتی به خودی خود برای کاربران کامپیوتری آشکار نمی‌شود گرچه ممکن است صرفاً پیامدهای آن را ببینند. وارونگی بیت در حافظه‌ی کامپیوتر و در پردازش یک URL در مراحل مختلفی مثل درخواست یک صفحه‌ی وب روی اینترنت یا هنگامی که سرور به یک درخواست واکنش نشان می‌دهد، رخ می‌دهد. دینابورگ با وارد کردن تعدادی URL با بیت دستکاری‌شده، منتظر نتیجه ماند. او تجربه‌ی خود را این‌گونه توصیف می‌کند:

من متوجه این ارتباط شدم. در بسیاری از کامپیوترهای جهان، تعدادی خطای تک بیتی یا گاهی خطاهای چندبیتی وجود دارند و در صورتی که چنین خطاهای در موقعیت مناسب رخ دهند می‌توانند بر دامنه‌ی جستجوی نرم‌افزاری تأثیر بگذارند.

مشکل تمام مثال‌های فوق این است که هیچ روشی وجود ندارد که ثابت کند یک پرتوی کیهانی عامل تمام این اتفاق‌ها بوده است. گرچه برخی، احتمال پرتوهای کیهانی را مطرح می‌کنند، می‌توان این فرضیه را به‌راحتی با تعداد بیشتری از نظریه‌های پیش‌پا‌افتاده به چالش کشید. دینابورگ می‌گوید باگ‌های حافظه‌ی کامپیوتری می‌توانند عامل بسیاری از اتصال‌هایی باشند که او ثبت کرده است.

سال گذشته، گیمری که خطای عجیب سوپر ماریو را دیده بود ویدئویی را درباره‌ی توقف بازی پست کرد. عنوان ویدئو این بود: «آیا واقعاً ذرات یونیزه عامل خطا بودند؟.» او ادعا می‌کند که حادثه‌ی بازی می‌تواند به دلیل خطایی تصادفی رخ داده است. یکی از بازیکنان دیگر با نام مستعار pannenkoek2012 برای کسی که بتواند علت تله‌پورت ناگهانی ماریو در مسابقه‌ی سال ۲۰۱۳ را توضیح دهد، جایزه‌ای ۱۰۰۰ دلاری را تعیین کرده است. او می‌گوید: «من خطای سخت‌افزاری را بیشتر از پرتوهای کیهانی مجرم می‌دانم.»

در برخی سناریوهای مشخص داده‌های کافی وجود دارند که نشان دهند پرتوها عامل وارونگی‌های بیتی متعدد بودند. گروهی از پژوهشگرها در بازه‌ای دوساله به بررسی بیش از ۲۰۰۰ خطای بیتی گزارش‌شده از یک ماهواره‌ی مداری پرداختند. این گروه نتایج پژوهش خود را در سال ۲۰۲۰ منتشر کردند. خطاهای داده‌‌ای به‌صورت خودکار در حین پرواز ماهواره تصحیح شدند و اگر باقی می‌ماندند موقعیت فضاپیما دچار خطا می‌شد.

پژوهشگرها با تحلیل سوابق حافظه‌ی ماهواره، زمان و موقعیت خطاهای رخ‌داده در طول مدار را ترسیم کردند. تعداد زیادی از خطاها در ناحیه‌ای به نام ناهنجاری اطلس جنوبی (SAA) دسته‌بندی شدند. در این ناحیه پرتوهای کیهانی بالای سطح زمین افزایش یافته بودند. براساس یک باور این خطا ناشی از خرابی سیستم‌های کامپیوتری ماهواره‌ها و فضاپیما بودند. به نقل از ناسا، فضانوردان شاتل فضایی هم گاهی با عبور فضاپیما از منطقه‌ی SAA، شاهد خرابی‌ در لپ‌تاپ خود بودند.

خلبان هواپیما

آشفتگی‌های تک موردی حداقل در یک رویداد هوایی پرواز تجاری گزارش شدند. در این حادثه احتمالاً ذرات پرانرژی داده‌های کامپیوتری را تغییر داده بودند.

اما برای خطاهایی که به صورت تصادفی روی زمین یا نزدیک به آن رخ می‌دهند، اثبات دخالت پرتوهای کیهانی کار ساده‌ای نیست. بی‌ثباتی ذرات زیراتمی که با سرعت و انرژی زیادی در اطراف ما حرکت می‌کنند، برای پائولو رچ در دانشگاه ترنتوی ایتالیا خبر جدیدی نیست. او بر این باور است: «رسیدن به نتیجه‌‌ای جامع غیرممکن است؛ و این نقطه‌ی سرگرم‌کننده‌ی ماجرا است»

بااین‌حال این احتمال وجود دارد که این پرتوها منجر به خطاهای داده‌ای تأثیرگذار در سیستم‌های کامپیوتری شوند. رچ در آزمایش‌های خود از تجهیزاتی استفاده کرد که می‌توانند به نوترون‌ها شتاب مصنوعی بدهند و آن‌ها را به سمت وسایل الکترونیکی هدایت کنند و سپس او می‌تواند خطاهای بیتی ناشی از جریان ذرات را ردیابی کند. این تجهیزات برای شبیه‌سازی جریان نوترونی در سطح زمین طراحی شده‌اند اما ۱۰۰ میلیون بار تقویت شدند. رچ می‌گوید:

به جای ماه‌ها یا سال‌ها انتظار برای کشف یک خطا می‌توانید در چند ثانیه یا چند دقیقه خطا ایجاد کنید.

ایجاد خطا روشی برای بررسی آثار آشفتگی‌های تک موردی است که سرعت آن‌ها برای راحتی آزمایش بالا می‌رود. رچ و همکاران او هدف مشخصی را در ذهن دارند. با توجه به افزایش فناوری خودروهای خودران ممکن است سیستم‌های کامپیوتری این خودروها به دلیل پرتوهای کیهانی دچار خرابی شوند؛ اما اگر در طول یک سفر خودران، تصاویر دوربینی که در قسمت جلوی خودرو نصب شده است، دچار اختلال و خرابی شوند و کامپیوتر خودرو هم در تشخیص عبور افراد از خیابان دچار مشکل شود، چه اتفاقی رخ خواهد داد؟

رچ می‌گوید او و همکارانش با ایجاد تصاویر پرخطا که بر اثر پرتوهای کیهانی به وجود می‌آیند و استفاده از این داده‌ها برای آموزش به شبکه‌های عصبی مصنوعی، احتمال بروز چنین خطایی را ده برابر کاهش داده‌اند. بااین‌حال پژوهش‌ها هنوز منتشر نشدند و رچ نمی‌تواند درباره‌ی سطح دقت آزمایش‌ها صحبت کند. چنین مداخله‌هایی امنیت خودروهای خودران آینده را افزایش می‌دهند اما نمی‌توانند احتمال تأثیر پرتوهای کیهانی و بروز مشکلات دیگر را به‌طور کامل حذف کنند و همین مسئله به مشکلی برای شرکت‌های بیمه تبدیل می‌شود. رچ می‌گوید:

در دنیایی پر از خودروهای خودران چگونه می‌توان ثابت کرد تصادفی بر اثر پرتوهای کیهانی رخ داده است؟ این کار بسیار دشوار و حتی می‌تواند غیرممکن باشد. در نمونه‌های مبهم، جدال بر سر این مسئله وجود دارد که مقصر اصلی، تولیدکننده فناوری یا انسان یا حتی آب و هوای فضایی است و اثبات این مسئله دشوار خواهد بود.

از سوی دیگر، رچ بر این باور است که شخصی می‌تواند با ایجاد یک شتاب‌سنج ذرات و هدف قرار دادن‌ ماژول‌های حافظه‌ی کامپیوتری، خطاهای بیتی را به‌صورت عمدی یا با اهداف بدخواهانه وارد سیستم کامپیوتری کند. گرچه ساخت چنین دستگاهی با عملکرد صحیح کار دشواری است. منابع طبیعی پرتوها از همه مهم‌تر هستند. وقتی بحث پرتوهای کیهانی یا آب و هوای فضایی مطرح می‌شود، باید مشخص شود که آب و هوای فضایی مانند آب و هوای زمینی متغیر است و گاهی طوفان‌های بزرگی از دل آن به وجود می‌آیند.

در اوایل سپتامبر ۱۸۵۹، شدیدترین طوفان ژئومغناطیسی ثبت‌شده در جو زمین رخ داد. رویداد کارینگتون که برگرفته از نام ستاره‌شناس بریتانیایی ریچارد کارینگتون بود بر اثر شراره‌ای خورشیدی عظیمی با کمیت‌های زیراتمی بالا به سمت زمین رخ داد. این فعالیت ژئومغناطیسی باعث ایجاد شفق‌های قطبی بی‌نظیر و القای بار الکتریکی به سیم‌های برق شد. برخی از اپراتورهای تلگراف از جرقه و آتش‌گرفتن تجهیزات خود خبر دادند.

به گفته‌ی سانگیتا ابدو جیوتی از دانشگاه ایرواین کالیفرنیا، اگر چنین رویدادی امروز رخ می‌داد می‌توانست به کل خطوط نیرو و کابل‌های اینترنتی بسیاری از مناطق خسارت وارد کند. همچنین این ذرات باردار می‌توانند باعث خرابی داده‌ها شوند. به‌طورکلی به‌سختی می‌توان امروزه پیامدهای چنین فاجعه‌ای را تخمین زد.

آشکارساز پرتوی کیهانی

آشکارسازهای پرتوی کیهانی برای کمک به پیش‌بینی تهدید‌های آب و هوای فضایی به کار می‌روند

دنیل وایتسون از دانشگاه ایرواین کالیفرنیا معتقد است که چنین حادثه‌ای می‌تواند به شکل بالقوه فاجعه‌بار باشد. ما هنوز درک کاملی از فیزیک درون خورشید نداریم و نمی‌توانیم پیامدهای دفع تاج خورشیدی را به شکلی دقیق تخمین بزنیم. وایتسون و همکارانش روشی را برای جمع‌آوری داده‌ها از میلیون‌های دوربین گوشی هوشمند ارائه دادند که نسبت به برخی ذرات زیراتمی حساس هستند. بدین‌ترتیب آن‌ها می‌توانند نمونه‌هایی از تداخل الکترومغناطیسی را کشف کنند. این داده‌ها به ما در درک بهتر گسترش و ماهیت پرتوهای کیهانی که به زمین می‌رسند، کمک می‌کنند. مایکل آسپینال از دانشگاه لنکستر بریتانیا و همکارانش به صورت مجزا در نمایشگاه تابستانی انجمن سلطنتی به طرح‌هایی برای ساخت دستگاه نظارتی نوترونی در بریتانیا اشاره کردند. به گفته‌ی آسپینال:

این طرح‌ها به ما در ردیابی نوترون‌های اطراف کمک می‌کنند. کمتر از ۵۰ ناظر نوترونی سطح زمینی فعال هستند که هیچ کدام در بریتانیا قرار ندارند.

یک ناظر نوترونی در اسکاتلند یا کرنوال ساخته خواهد شد. چنین ناظری در صورت کشف جهش‌های خطرناک در فعالیت نوترونی، این داده‌ها را به اداره‌ی UK Met ارسال خواهد کرد. در این اداره مسئولان هوانوردی برای اقدام‌های احتیاطی لازم تصمیم‌گیری می‌کنند. بسیار بعید است که پرتوهای کیهانی به شکل منظم باعث ایجاد خطاهای قابل توجه در سیستم‌های کامپیوتری شوند. تونی گریسون، مدیر دیتاسنتر Compass Datacenters در ایالات متحده معتقد است نیازی به نگرانی درباره‌ی پرتوهای کیهانی نیست؛ زیرا خطاهای کوچک سطح بیتی در داده‌ها اغلب اوقات ناچیز هستند یا توسط نرم‌افزار تصحیح خطای خودکار تصحیح می‌شوند.

روش‌های محافظت از یک دیتاسنتر دربرابر پرتوهای کیهانی، برای مثال قرار دادن یک سپر محافظتی می‌تواند بسیار پرهزینه باشد؛ بنابراین پشتیبان توزیع‌شده از لحاظ جغرافیایی کاری بسیار آسان‌تر و ارزان‌تر است. در صورتی که اتفاق بدتری رخ دهد، کاربرها می‌توانند به یک سرور پشتیبان منتقل شوند. اما پرتوهای کیهانی در برخی زمینه‌ها می‌توانند بسیار پرخطر باشند. برای مثال رادار هواپیما را در نظر بگیرید. تیم مورین، کارشناس فنی سازمان نیمه‌رسانای Microchip می‌گوید زیرساخت‌های دفاعی و هوافضایی از قطعاتی استفاده می‌کنند که دربرابر آثار مشخصی از پرتوهای کیهانی مقاوم هستند. شرکت او یکی از تأمین‌کنندگان این قطعات است. مورین می‌افزاید:

با استفاده از این قطعات دربرابر آشفتگی‌های تک موردی که بر اثر نوترون‌ها به وجود می‌آیند مقاوم می‌شویم.

مورین نمی‌تواند با دقت شرح دهد که تراشه‌های کامپیوتری او چگونه تحت تأثیر تداخل نوترونی قرار نمی‌گیرند اما به‌طورکلی این مقاومت به مواد و طراحی مداری آن‌ها باز می‌گردد. واضح است که تمام زمینه‌ها نیاز به چنین سطح بالایی از مراقبت ندارند و نمی‌توان برای تمام انواع حافظه‌ی کامپیوتری این سطح مراقبت را فراهم کرد؛ اما برای سازمان‌‌های هواپیمایی و ماهواره‌ای گزینه‌ی بسیار مهمی به شمار می‌رود.

این فناوری‌ها براساس سطوح متفاوتی از ریسک ارائه می‌شوند؛ اما نکته‌ی مهم این است که با کوچک‌تر شدن ترانزیستورهای موجود در تراشه‌های کامپیوتری در نیمه‌رساناهای پیشرفته و جدیدتر، وسایل الکترونیکی بیشتر از گذشته نسبت به تداخل الکترومغناطیسی آسیب‌پذیر می‌شوند. رچ توضیح می‌دهد:

بار مورد نیاز برای معکوس سازی یک وضعیت کمتر است. اگر تنها یک بار کوچک نیاز باشد، احتمال القای ذرات زیراتمی به چنین باری بالا می‌رود. علاوه بر این تعداد فزاینده‌ای تراشه‌ی کامپیوتری در دستگاه‌های مختلف از گوشی‌ها گرفته تا ماشین‌های لباسشویی وجود دارند؛ بنابراین مقدار خرابی‌های احتمالی هم افزایش خواهند یافت. باران زیراتمی که بر سر دستگاه‌هایمان فرود می‌آیند اهداف بیشتری را برای برخورد پیدا خواهند کرد.

پیامدهای چنین اتفاقی می‌توانند مهلک باشند اما به سختی می‌تواند درباره‌ی این پیامدها در دنیای مدرن کنونی سخن گفت و تخمینی را ارائه داد. برای ماری مو، رفتار عجیب ضربان‌ساز او در حین پرواز به آمستردام در حدود شش سال پیش باعث افزایش دانش او از این دستگاه شد که برای عملکرد صحیح قلبش ضروری بود و به پژوهش او در زمینه‌ی آسیب‌پذیری‌های امنیت سایبری ضربان‌سازها کمک کرد. اگر یک نوترون سرگردان پشت این اتفاق بوده باشد، قطعاً واکنشی زنجیره‌ای رخ داده است؛ بنابراین خروجی‌های مثبتی از این وارونگی به دست می‌آیند که ترسناک هم هستند. مو می‌گوید: «من خیلی خوشحالم که این اتفاق برایم افتاد.»

تبلیغات
داغ‌ترین مطالب روز
تبلیغات
تبلیغات

نظرات