O Universo É Hostil aos Computadores

um avião despenca do céu um speedrunner salta inexplicavelmente para uma plataforma mais alta o quê o quê e uma recontagem de eleição é acionada tudo por causa do mesmo fenômeno invisível que permeia o universo em 18 de Maio de 2003 os Belgas votaram em diversas regiões a votação foi realizada em computador algo que os Belgas já vinham testando por mais de 10 anos mas o sistema tinha um backup cada eleitor inseriria um cartão magnético na máquina e Faria sua seleção na tela o voto deles era salvo tanto no computador quanto no cartão magnético que eles depositavam em uma caixa para redundância naquela noite durante a contagem dos votos um dos oficiais de eleição detectou um problema com os resultados de scarb um município no centro de Bruxelas Maria vind Vogel uma candidata pouco conhecida com seu próprio partido recebeu mais votos do que era possível matematicamente eles sabiam disso devido ao funcionamento do sistema de votação preferencial eles retiraram os cartões magnéticos e iniciaram uma recontagem um por um eles passaram cada um deles pelas máquinas novamente e após várias horas a recontagem estava completa os totais de votos para cada candidato eram exatamente os mesmos de antes exceto para Maria vind Vogel no caso dela o número recontado de votos era menor que o original em 4096 Então o que deu errado como a contagem original dela foi inflada em mais de 4.000 votos especialistas em informática foram convocados para testar extensivamente o software eles analisaram o código mas não encontraram erros eles pegaram o computador que havia feito a contagem Inicial errônea E testaram o hardware repetidamente mas não conseguiram replicar o erro o hardware parecia estar funcionando perfeitamente e isso deixou a apenas uma possível explicação e é seriamente estranha a pista vem do excesso de votos que vinda voga recebeu 4096 eles operam usando binário sequências de zeros e uns cada uma correspondendo a uma potência de dois em um local no computador que contabilizava os votos havia uma sequência de bits representando o número de votos de Maria começou o dia todo com zeros E então à medida que cada voto entrava para ela incrementa por um fisicamente isso é feito ligando um transistor para um e desligando para Zero O que é notável sobre o número 4096 é que ele é exatamente uma potência de 2 elevado à potência de 12 esse aqui é o 13º bit então para Maria vind Vogel receber 4.096 votos extras apenas uma coisa precisava acontecer o 13º bit tinha que mudar de zero para um mas por isso aconteceria os investigadores sabem que os Bids só mudam quando desejado ou não ao investigar o problema os investigadores Belgas encontraram relatos de questões similares em grandes empresas de TI desde os anos 70 em 1978 a Intel relatou erros estranhos em sua memória de acesso aleatório dinâmico de 16 KB ou deam uns mudariam espontaneamente para zero Sem Causa aparente o problema acabou sendo a embalagem de cerâmica em que o chip estava em capsulado com a demanda por embalagens de semicondutores disparando na década de 70 uma nova fábrica foi construída no Rio Verde no Colorado infelizmente este local ficava logo abaixo de um antigo Moinho de urânio átomos radioativos chegaram ao Rio e depois a embalagem cerâmica dos microchips da Intel cientistas Descobriram que até quantidades mínimas de urânio e tório na cerâmica eram suficientes para causar problemas em seu derham a memória era armazenada como a presença ou ausência de elétrons em um poço semicondutor as partículas Alfa emitidas pelo urânio e tório eram energéticas e ionizantes o suficiente para criar pares de ausência de elétrons no silício se uma partícula Alfa atingisse exatamente o lugar certo ela poderia criar um grande número de port de carga Livres fazendo com que os elétrons se acumulassem no poço transformando um um em um zero isso é conhecido como uma perturbação de evento único um erro suave o erro é suave porque o dispositivo não foi danificado o bit mudou mas você poderia apagá-lo e reescrevê-lo sem problemas os pesquisadores expuseram os chips a emissores Alfa com diferentes níveis de atividade e descobriram que o número de inversões de bit estava diretamente correlacionado com a quantidade de partículas Alfa a que o chip havia sido exposto este problema foi identificado nos anos 70 porque os componentes do chipe foram miniaturizados a tal ponto que uma única partícula Alfa Poderia gerar carga suficiente para inverter um bit as descobertas rapidamente atraíram grande atenção o artigo foi amplamente divulgado na indústria antes de sua publicação como resultado os fabricantes de chips passaram a ter mais cuidado para evitar materiais radioativos na produção de microchips e embalagens portanto a inversão de bit que deu a Maria vind Vogel 496 votos extras não foi causada pela radioatividade natural do computador então De onde veio depois que Henry becherel descobriu a radioatividade com Urânio em 1896 os cientistas buscaram uma maneira de medi-la qu radioativos eram os diferentes materiais e uma maneira de fazer isso é com um eletrômetro de folha de ouro quando está carregado a folha é repelida e você pode medir a quantidade de carga pelo ângulo da folha Agora se a radiação ionizante entrar na Câmara ela arranca elétrons das moléculas de ar criando cargas positivas e negativas cargas Opostas são atraídas para a folha descarregando com o tempo quanto maior a radiação ionizante mais rápido o dispositivo descarrega em 1910 Theodor Wolf levou seu eletrômetro para o topo da Torre eel como a radioatividade foi encontrada no solo e nas rochas da terra ele esperava que 300 m acima a radiação seria apenas alguns por Cent da radiação do solo no entanto ele apenas constatou uma pequena redução em 1911 o físico austríaco Victor Hess decidiu aprofundar este experimento literalmente ele carregou eletroscópios no cesto de um balão de hidrogênio em seus dois primeiros voos ele observou o mesmo que Wolf a até 100 m de altitude as duas viagens não mostraram mudanças significativas na radiação em relação aos valores observados no solo Mas no ano seguinte ele realizou sete voos de balão até uma altitude de 5200 m e aqui ele descobriu algo notável enquanto havia uma queda Inicial na radiação pelos primeiros centenas de metros acima de 1 km ou mais o nível aumentava com o aumento da altitude na sua altura máxima o nível de radiação era várias vezes maior do que no chão a radiação parecia estar vindo não da terra mas do céu Hess agendou um dos seus voos de balão durante um eclipse solar e enquanto a lua passava na frente do sol ele observava cuidadosamente seus instrumentos mas as leituras não foram afetadas mesmo com o sol meio coberto o nível de radiação era o mesmo como não foi notada nenhuma influência do eclipse na radiação penetrante concluímos que mesmo que uma parte da radiação seja de origem cósmica dificilmente emana do Sol Victor Hess descobriu os raios cósmicos radiação de Alta Energia do espaço Mas o que exatamente eram esses raios e de onde eles vinham bem Hoje sabemos que eles não são raios eletromagnéticos como muitos suspeitavam mas partículas cerca de 90% São prótons 99% são núcleos de Hélio e 1% são núcleos mais pesados alguns deles são do sol mas T energia comparativamente baixa raios cósmicos de Alta Energia que se movem muito perto da velocidade da luz vê de estrelas em explosão super novas em nossa própria galáxia e em outras acredita-se que as partículas de maior energia se originam de buracos negros incluindo os supermassivos nos centros galácticos é difícil determinar a origem exata dos raios cósmicos pois como são partículas carregadas são desviados por Campos magnéticos no espaço então eles podem percorrer seu caminho pelo universo por bilhões de anos um raio cósmico detectado em 15 de outubro de 1991 tinha uma energia de 51 Jes Isso é uma única partícula subatômica com a energia de uma bola de beisebol indo a 100 km/h por razões óbvias foi apelidada de partícula OMG porém Raios cósmicos primários não atingem a superfície terrestre em vez disso eles colidem com moléculas de ar a cerca de 25 Km acima do solo e criam novas partículas como pions estes colidem e decaem em outras partículas como nêutrons prótons muons elétrons pósitrons e fótons que por sua vez colidem com outras moléculas de ar em uma longa Cascata então de um único raio cósmico primário surge uma chuva de partí em direção à Terra é uma dessas partículas que os investigadores suspeitam que atingiu um transistor em um computador na Bélgica mudando o 13º bit de zero para 1 e dando a Maria vind Vogel 4096 votos extras mas com que frequência isso ocorre em 1911 Charles Wilson tornou possível ver os raios cósmicos ao nosso redor quando aperfeiçoou sua câmara de nuvens uma câmara com vapor de água ou álcool su saturado quando um raio cósmico passa pela câmara ele ioniza o gás fazendo com que o vapor se condense em minúsculas gotas nos ions revelando o caminho da partícula partículas Alfa núcleos de Hélio deixam rastros curtos e grossos já partículas Beta elétrons deixam trilhas longas e finas em 1932 Carl Anderson identificou um Rastro que parecia ter sido feito por um elétron mas no campo magnético aplicado ele curvou na direção errada implicando que tinha uma carga positiva Anderson havia encontrado o anti eletron ou Positron foi a primeira confirmação visual de antimatéria 4ro anos depois também usando uma câmara de nuvens ele descobriu o muon em raios cósmicos Anderson foi premiado com o prêmio Nobel de Física em 1936 pela descoberta do Positron ele compartilhou o prêmio com Victor Hess o homem que descobriu os raios cos em primeiro lugar partículas invisíveis que afetam nossas vidas de maneiras que a maioria de nós desconhece isso é possivelmente a coisa mais rara que já aconteceu em um videogame em 2013 o usuário dotat bag fazia speedrun do Super Mario 64 no console no nível tiktok clock ele de repente sobe para uma plataforma mais alta você encontrou paredes invisíveis por favor diga que você encontrou paredes invisíveis não isso foi a coisa mais louca que eu já vi no entanto o movimento economiza alguns segundos e parece ser um glitch recém descoberto no jogo que pode dar aos Speed Runners uma vantagem o usuário panan Cook 12 ofereceu uma recompensa de 000 para quem conseguisse replicar o Up Warp mas até agora após se anos ninguém conseguiu a melhor explicação que alguém pode dar é que um raio cósmico causou a falha foi demonstrado que uma única inversão de bit no primeiro byte da coordenada de altura do poderia ter causado o efeito no nível principal o b era 1 10 mas se você inverter o último para Zero Isso muda sua posição vertical e por acaso essa nova altura coincide com o andar superior pun e Cook 12 escreveram um script para inverter manualmente o bit no momento certo e conseguiram alcançar o mesmo upw esse é um flip de bit notavelmente visível mas raios cósmicos provocam flips de constantemente uma perturbação transitória pode alterar a função desses dispositivos o que chamamos de interrupção funcional de evento único um processo inteiro pode travar e causar uma tela azul da morte que pode ter sido ocasionada por um nêutron ou algo similar a tela azul da morte pode ser causada por raios cósmicos Com certeza Hoje em dia Existem várias maneiras de os chips de computador serem resilientes diante de inversões de bits como código de correção de erro ou memória ecc mas você não pode evitar totalmente que as inversões de bits aconteçam em 1996 a IBM estimou que para cada 256 MB de Ram ocorre uma inversão de bit por mês o principal culpado parece ser os neutrons criados no chuveiro de partículas dos raios cósmicos a partir de 2009 a Toyota fez o Recall de milhões de veículos devido ao problema de aceleração não intencional Estávamos na faixa rápida dirigindo a cerca de 70 e ele disse que o carro continuava lade e ele não conseguia pará-lo especulou-se que inversões de bit causadas por raios cósmicos no controle eletrônico eram a causa tanto que a NASA foi chamada para ajudar na investigação mas ao que parece os raios cósmicos provavelmente não foram oculpado a NASA identificou como as principais causas pedais de acelerador pegajosos tapetes mal ajustados e mais comumente motoristas pressionando o acelerador pensando que era o Freio mas os raios cósmicos causaram quedas de supercomputadores especialmente em altitudes mais elevadas o laboratório Nacional de Los Álamos localizado a 2200 M Acima do Nível do Mar lida com falhas de supercomputador causadas por nêutrons por isso o software salva automaticamente com frequência e detectores de nêutrons foram instalados em toda a instalação se você subir até a altitude de cruzeiro em um avião poderá ver a radiação dos raios cósmicos aumentando em um contador G Tiger para 0,5 micro CTS por hora a 18.000 pés até 1 micro cevert por hora a 23.000 pés mais de 2 microc por hora a 33.000 pés e mais de 3 micr cavt por H em altitudes ainda mais altas e em direção aos polos na altitude de Cruzeiro isso aumenta a chance de um único evento perturbador de 10 a 30 vezes isso não é crítico se acontecer no seu laptop Mas e se ocorrer no computador de voo em 7 de outubro de 2008 um Airbus a330 decolou de Singapura para Perth pouco mais de 3 horas após o voo o avião de repente mergulhou descendo 200 m em 20 segundos dentro do avião todos experimentaram uma aceleração negativa de 0.8 GS teria parecido que o avião tinha virado de cabeça para baixo A Força G foi suficiente mesmo com nosso cinto de três pontos para nos levantar ambos do assento e nos empurrar para a frente também minutos depois o avião caiu mais 120 M 119 pessoas a Bordo ficaram feridas muitas por baterem a cabeça no teto assim os pilotos optaram por um pouso de emergência em lerm na investigação que se seguiu a falha parecia ocorrer com a primeira unidade de referência inercial de dados Aéreos ou adiru este computador fornece dados críticos como velocidade do ar ângulo de ataque e altitude a maneira como como ele fornece cada uma dessas informações é em uma palavra binária de 32 bits os primeiros o8 bits identificam o tipo de informação e os bits de 11 a 29 codificam os dados reais o que parece ter acontecido é que uma inversão de bit nos primeiros 8 bits fez com que as informações de altitude fossem rotuladas erroneamente como informações de ângulo de ataque no cockpit os alarmes de excesso de velocidade e parada dispararam ao mesmo tempo algo que deveria ser impossível mas o avião mergulhou bruscamente para corrigir o que pensava ser uma parada jogando passageiros e tripulação no teto os investigadores analisaram falhas de software corrupção de software falha de hardware fatores do ambiente físico e interferência eletromagnética mas cada uma dessas possibilidades foi considerada Improvável com base em várias fontes de evidências o outro evento potencialmente desencadeador foi um evento único resultante de uma partícula atmosférica de Alta Energia atingindo um dos circuitos integrados dentro do módulo da CPU um dos Desafios com as perturbações de evento único é que são erros suaves não deixam rastros curiosamente o Airbus a330 foi construído em 1992 quando não havia requisitos regulatórios ou do fabricante para que os sistemas Aéreos fossem resilientes aos efeitos de eventos únicos apesar de não deixarem rastros a redundância foi incorporada desde desde o início no ônibus espacial para navegação e controle havia quatro computadores rodando simultaneamente o mesmo software se um computador tivesse um erro suave os outros três o anulariam e usando essa configuração eles também poderiam rastrear a frequência de inversões de bit em uma missão de 5 dias STS 48 houve 161 inversões de bit separadas acima da atmosfera os raios cósmicos são tão energéticos que às vezes você pode até vê-los de vez em quando você fecha os olhos e você não está dormindo ainda e se você esperar um pouco ocasionalmente você verá um flash de luz e acreditamos que sejam partículas pesadas ou explosões individuais de energia provenientes de radiação que estão passando pelo próprio olho ou pelo nervo óptico e a maneira como seu corpo registra a radiação passando por ele incrivelmente é mostrando um pequeno flash em um doss seus olhos apenas para lembrá-lo de que você está sujeito à radiação não apenas do nosso sol mas de todas as estrelas do universo que existem irradiando em você imagino os primeiros astronautas fechando os olhos vendo essa radiação e pensando não vou contar a ninguém pois ninguém me contou posso imaginar os dois primeiros dizendo Ei às vezes vejo flashes de luz você também E então ah todos nós vemos a Ok bem Tudo bem então ok para Missões em outros planetas proteger a eletrônica é crucial se um único bit de informação controla uma função crítica na sua nave espacial digamos seus propulsores e Isso muda de um para zero de ligado para desligado ou vice-versa você pode perder a missão é por isso que o computador no Rover perseverance que acabou de pousar em Marte tem 20 anos é um Power PC lançado em 2001 com apenas 256 MB de Ram e 2 GB de armazenamento Flash mas ele é resistente à radiação O que significa que o design materiais circuitos e software são construídos para resistir a 40 vezes a radiação de um computador comum ele foi usado em mais de uma dúzia de missões espaciais Desde 2005 na verdade quando começamos a fazer os testes do Power PC Anos Atrás a a maneira como fizemos isso foi simplesmente colocar um processador de sistema operacional em uma linha de feixe onde geramos essas partículas no planeta e procuramos por telas azuis da Morte você pode meio que descobrir o que está dando errado e tentar desfazer isso para não chegar a tela azul da morte porque uma nave espacial que entra nesse modo é basicamente irrecuperável Quando a nave espacial Voyager One deixou o sistema solar percebemos isso pelo aumento no fluxo de Raios cósmicos que ela experimentou embora na Terra as partículas emanadas do sol e o vento solar sejam uma fonte de radiação mais adiante essas mesmas partículas mantém uma bolha protetora a heliosfera ela ajuda a desviar e retardar os raios cósmicos do espaço interestelar Protegendo o sistema solar da radiação ionizante mas o sol tem um ciclo de atividade de 11 anos então essa proteção flutua o fluxo de cósmicos na terra é muito menor quando o sol está ativo do que quando está inativo na história do nosso planeta os raios cósmicos podem ter desempenhado um papel ainda maior alterando não apenas em eletrônicos mas nos códigos genéticos de organismos vivos fornecendo algumas das variações sobre as quais a seleção natural atua Maria vindevogel agora é membro da Câmara dos representantes da Bélgica Eleita pelas pessoas não por uma partí mas a história dela é um lembrete dos zilhões de partículas que percorrem o universo por milhões ou bilhões de anos uma das quais pode a qualquer momento mudar sua vida ao passar por um pequeno transistor e [Risadas]