宇宙はコンピューターに敵対している
- 中立
- 2003年5月18日
- ベルギー
- # 宇宙線
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動画概要
このビデオでは、宇宙線がコンピューターや電子機器に与える影響について探ります。まず、ベルギーの選挙で、宇宙線が原因と思われる 1 ビットの反転が原因で、候補者が想定外の票数を獲得したという話をします。次に、宇宙線の科学、その起源、物質との相互作用について詳しく説明します。宇宙線シャワーがシングル イベント アップセットを引き起こし、電子機器で予期しないビット反転を引き起こす仕組みを説明します。ビデオでは、ビデオ ゲームの不具合、スーパーコンピューターのクラッシュ、航空における潜在的な問題など、宇宙線干渉のさまざまな例を取り上げます。最後に、宇宙探査における電子機器の放射線耐性の重要性と、コンピューティング システムにおける堅牢なエラー修正メカニズムの必要性を強調します。
ベルギー選挙の異常事態
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2003 年、ベルギーのコンピューター投票機を使用した選挙で、重大な食い違いが発生しました。候補者のマリア・ヴィンデフォーゲルは 4,096 票の追加投票を獲得しました。これは 2 の 12 乗にちょうど等しい数で、投票数の 13 番目のビットで 1 ビット反転が発生したことを示しています。
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投票機のソフトウェアとハードウェアを徹底的に調査したが、エラーの原因となるバグや故障は発見されなかったため、調査員は宇宙線がビット反転を引き起こした可能性を検討することになった。
宇宙線とその影響
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宇宙線は、太陽、超新星、その他の天体から発生する高エネルギー粒子（主に陽子と原子核）です。これらの粒子は光速に近い速度で移動し、絶えず地球に降り注いでいます。
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一次宇宙線が地球の大気圏の原子と衝突すると、中性子を含む二次粒子のカスケードが発生し、地球の表面に到達する可能性があります。
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これらの二次粒子、特に中性子は電子機器と相互作用し、シングル イベント アップセット (SEU) を引き起こす可能性があります。SEU は、粒子がマイクロチップの敏感な領域に衝突すると発生し、ビットが反転して保存されたデータが変更される可能性があります。
宇宙線干渉の例
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2013 年、スーパーマリオ 64 をプレイしているスピードランナーが、説明のつかない「アップワープ」グリッチを体験しました。このグリッチは、キャラクターがより高いプラットフォームにジャンプするというものでした。最も妥当な説明は、宇宙線がゲームのメモリ内で 1 ビットの反転を引き起こし、キャラクターの高さの座標を変更したというものです。
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膨大な数のトランジスタと高速動作を備えたスーパーコンピュータは、宇宙線によって引き起こされるエラーの影響を特に受けやすい。ロスアラモス国立研究所のような施設は、高地にあり宇宙線への曝露量が多いため、中性子によって引き起こされるクラッシュが頻繁に発生している。
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頻度は低いものの、宇宙線は航空電子工学システムにも影響を及ぼす可能性があります。2008 年に発生したカンタス航空 72 便の事故では、エアバス A330 が突然急降下しましたが、これは飛行制御システムにおける宇宙線誘発性の SEU が原因であると考えられています。
宇宙線の影響を軽減する
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放射線耐性強化技術は、宇宙のような高放射線環境で電子機器を保護するために使用されます。これには、特殊な材料、シールドの使用、および SEU の影響を受けにくい回路の設計が含まれます。
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エラー訂正コード (ECC) は、宇宙線によって発生するエラーを含む単一ビット エラーを検出して訂正するために、コンピュータ メモリで一般的に使用されます。ECC メモリはデータに冗長性を追加し、システムがエラーを識別して訂正できるようにして、データの整合性を確保します。
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注目ポイント
はじめに: 宇宙線の影響
飛行機墜落、ゲームの不具合、選挙の再集計は宇宙線が原因とされる。
ベルギー選挙の再集計で、候補者のあり得ない得票数が判明。
ビット反転の謎：選挙の異常の原因を調査する
追加の 4,096 票が 2 の累乗 (2^12) として持つ意味。
ソフトウェアのバグやハードウェアの障害を排除します。
外部要因によるビット反転の可能性。
犯人を暴く：宇宙線の発見と性質
放射能に関連するコンピューターエラーの歴史的説明。
シングルイベントアップセットとそれが電子機器に与える影響について説明します。
放射能を測定する初期の試みと宇宙線の発見。
宇宙線の構成と起源。
宇宙線の作用：その影響の実例
スーパーマリオ64のまれな不具合。宇宙線が原因と思われる。
宇宙線によるビット反転の頻度とその意味。
宇宙線によって引き起こされるブルースクリーンの可能性。
トヨタの意図しない加速リコールと宇宙線の役割。
高高度にあるスーパーコンピューターで宇宙線によるクラッシュが発生。
カンタス航空72便の事故と宇宙線の影響の疑い。
目に見えないものから身を守る：宇宙線の影響を軽減する戦略
スペースシャトルのコンピュータシステムの冗長性。
宇宙線による視覚的な閃光を経験する宇宙飛行士。
宇宙ミッションにおける放射線耐性の重要性。
パーサヴィアランス探査車に搭載された耐放射線コンピューター。
エレクトロニクスを超えて：宇宙線のより広範な影響
ボイジャー1号が太陽圏外で増加した宇宙線を検出。
太陽の活動周期により宇宙線からの保護が変動します。
遺伝子変異と進化における宇宙線の潜在的な役割。
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