Vastloper? Kosmische straling!

Kosmische straling veroorzaakt in de atmosfeer een waaier aan deeltjes zoals neutronen, muons, pions en alfa-deeltjes. Iedere seconde wordt ons lichaam door miljoenen van die deeltjes geraakt, zonder dat we daar wat van merken. Maar in de elektronische circuits van processors is dat anders. Als die geraakt worden door een deeltje met elektrische lading, kan de waarde van een bit veranderd worden.

Het is vaak lastig uit te maken of een computerstoring het gevolg is van een botsing met zo'n deeltje dat door kosmische straling is veroorzaakt. Bij een storing zijn er immers tal van andere oorzaken te bedenken die je moet uitsluiten voordat je van invloed van kosmische straling kunt spreken, aldus Bhuva. Toch zijn er wel voorbeelden van. Zoals het veranderen van een bit in een stemcomputer in het Belgische Schaerbeek. Daar kreeg één van de kandidaten daardoor 4096 stemmen extra - iets dat alleen werd opgemerkt omdat dat meer was dan het aantal stemgerechtigden in de gemeente.

Ook incidenten in de luchtvaart worden aan de gevolgen van kosmische straling geweten. Een bekend voorbeeld is de duikvlucht van een vliegtuig van Qantas op weg van Singapore naar Perth. Daar schakelde de automatische piloot vanzelf uit.De piloten kregen het toestel pas na een daling van 230 meter in 23 seconden weer onder controle. Een derde van de passagiers liep verwondingen op.

Meer transistoren, meer overlast

Het probleem van kosmische straling wordt lastiger naarmate de details op een processor kleiner worden. Bij kleinere details is er minder energie nodig om een bit van waarde te doen veranderen. Toch blijken de circuits in chips bij miniaturisatie minder gevoelig te worden voor een storing door kosmische straling. Dat is te danken aan een combinatie van verkleining van de details - waardoor het doelwit kleiner is - en de overstap op 3D-architecturen in de processor. Toch worden apparaten kwetsbaarder voor dit soort storingen. Dat is te danken aan de groei in het aantal transistoren in processors en geheugenchips. De meeste elektronische componenten hebben een 'failure in time'-ratio van 100 tot enkele duizenden. Dat lijkt niet veel, als je bedenkt dat één failure in time één storing per transistor per miljard uur in werking is. Maar met apparaten die tegenwoordig miljarden transistoren bevatten, loopt de kans op een incident wel snel op.

Hoe erg dat is hangt af van de toepassing en de plek waar de storing optreedt. Het is in ieder geval niet iets waar de consument zich druk om hoeft te maken, stelt Bhuva. Maar voor apparatuur met kritische toepassing - zoals in de luchtvaart, de medische sector, de communicatiesector, financiële instellingen - is het wel degelijk een zaak om op te letten. Als men zich echt geen (computer)fout kan permitteren, moet men gebruikmaken van drievoudige systemen die als het ware stemmen wat de uitkomst is. "Want de kans dat er gelijktijdig een probleem in twee van de drie circuits optreedt is zo klein dat-ie eigenlijk niet bestaat", stelt Bhuva.