Tiede

Lennolla kolmasosa matkustajista loukkaantui hiukkasen osuttua koneeseen – kosminen säteily voi sekoittaa elektroniikkaa

Tutkijat varoittavat SEU-bittivirheestä, sillä lisääntyvän elektroniikan myötä myös alttius riskeille kasvaa, vaikka elektroniikka paranee.

Kun tietokone kaatuu tai kännykän näyttö menee siniseksi, syyllinen voi olla peräisin ulkoavaruudesta. Kosminen säteily aiheuttaa jatkuvasti häiriöitä kännyköissä, tietokoneissa ja muissa elektronisissa laitteissa.

”Se on suuri ongelma, mutta enimmäkseen näkymätön suurelle yleisölle”, sanoi professori Bharat Bhuva Vanderbildt-yliopistosta Yhdysvaltain tiedeviikolla Bostonissa.

Ulkoavaruudesta tuleva kosminen säteily synnyttää Maan ilmakehään törmätessään suurienergisiä neutroneita, myoneita, pioneita ja alfahiukkasia. Niitä osuu meihin miljoonia joka sekunti. Emme aisti tätä pommitusta, eikä siitä ole nykytiedon mukaan haittaa eläville organismeille.

Pieni osa hiukkasista on niin suurienergiaisia, että ne sotkevat mikroelektroniikan virtapiirien toimintaa. Ne saattavat myös muuttaa yksittäisiä bittejä laitteen muistista. Näitä muutoksia on alettu kutsua SEU-bittivirheiksi (single-event upset).

Yhden bitin kääntymisestä voi joskus olla vakaviakin seurauksia.

Vuonna 2003 Schaerbeekin kunnallisvaaleissa Belgiassa yhden bitin muutos äänestyskoneessa lisäsi eräälle ehdokkaalle 4 096 ääntä. Virhe havaittiin ja tutkittiin, koska lisä-ääniä tuli enemmän kuin oli mahdollista.

Vuonna 2008 Singaporesta Perthiin matkalla olleen matkustajakoneen automaattiohjaus kytkeytyi pois päältä ja lentotietokone alkoi antaa virheellisiä arvoja.

Kone kääntyi niiden vuoksi pariksi sekunniksi nokka alaspäin. Matkustajat, jotka eivät olleet kiinni turvavöissä paiskautuivat kattoon. Kolmasosa matkustajista ja suurin osa henkilökunnasta loukkaantui, osa vakavasti. Lentokone joutui laskeutumaan kesken matkan.

Australian hallituksen teettämässä tutkinnassa käytiin läpi tunnettuja virhelähteitä. Todisteiden valossa ne eivät todennäköisesti voineet aiheuttaa tätä häiriötä. Mahdolliseksi selittäjäksi jäi suurienergiaisen hiukkasen osuma integroituun virtapiiriin.

Lentokoneiden tietokoneissa on ollut myös joukko muita selittämättömiä toimintahäiriöitä, joiden aiheuttajaksi on epäilty kosmisen säteilyn tuottamia hiukkasia.

Koska näitä hiukkasia on vaikea havaita, myös niiden aiheuttamia häiriöitä on hankala tunnistaa.

”Kun yksi bitti vaihtuu, mahdollisia syitä voi olla paljon. Muutos voi johtua esimerkiksi bugista ohjelmassa tai viasta laitteessa. SEU:n voi tunnistaa vain sulkemalla pois kaikki muut syyt”, Bhuva sanoo.

Ongelma on vakava, koska mikroelektronisia virtapiirejä on kaikkialla ja yhteiskunta on yhä riippuvaisempi niiden varmasta toiminnasta.

Entistä pienemmät transistorit tarvitsevat myös vähemmän sähkövarausta bittiä kohti. Niinpä törmäilevä hiukkanen saa bitin kääntymään entistä helpommin ykkösestä nollaksi tai päin vastoin.

Toisaalta pienempiin transistoreihin osuu harvempia hiukkasia. Nykyisten 16 nanometrin virtapiirien kolmiulotteinen rakenne on myös vähemmän haavoittuva kuin kaksiulotteinen.

Koska transistoreiden kokonaismäärä elektronisissa laitteissa on kuitenkin kasvanut, myös hiukkasten aiheuttamien bittivirheiden määrä on lisääntynyt.

Elektroniikkaa on vaikeaa varjella hiukkasilta. Virtapiirin suojaaminen suurienergiseltä neutronilta vaatisi kolmen metrin paksuisen betonikuoren.

Silloin kun virheettömyys on välttämätöntä, yksinkertaisin keino on Bhuvan mukaan tämä: tehdään samaan tehtävään kolme virtapiiriä ja annetaan niiden äänestää.

”On häviävän pieni todennäköisyys, että SEU-bittivirhe tapahtuu kahdessa virtapiirissä samaan aikaan. Jos kaksi virtapiiriä kolmesta antaa saman tuloksen, sen pitäisi olla oikein.”

Myös Yhdysvaltain avaruushallinto Nasa toimii näin varmistaakseen avaruusalusten tietokonejärjestelmien luotettavuutta.

Bhuvan mukaan ongelma on tiedostettu ja sitä on alettu torjua myös lentoliikenteessä, lääketieteellisissä laitteissa, energiajärjestelmissä ja tietoliikenteessä.

”Vain kuluttajaelektroniikka laahaa jäljessä.”

Korjaus 20.2. klo 16.20: Schaerbeek on kunta, ei kaupunki. 21.2. klo 12.30 lisätty tietoa lennolla tapahtuneesta virhetilanteesta.

    Seuraa uutisia tästä aiheesta

  • Avaruus
  • kännykkä
  • Tiede
  • Sanoma Pro

Kommentit

    Ei vielä kommentteja. Kirjoita ensimmäinen.

    Näytä lisää
    Luetuimmat
    1. 1

      Poliisi sai hälytyksen eduskuntatalon edessä tapahtuneesta puukotuksesta, portailla on verta – HS seuraa

    2. 2

      Kymmenet papit julistavat kasvoillaan vihkivänsä homoja, lesboja ja muunsukupuolisia, Helsingistä mukana kokonainen seurakunta – ”Tämä on eräänlainen kaapistatulo”

    3. 3

      Nuori lääketieteen nero Helsingin Tammisalosta keksi aivoporan – pääsi huippukirurgin ryhmään heti opintojen alussa

    4. 4

      Facebookin isoin suomenkielinen feminismiryhmä kielsi islam- ja muslimiaiheiset keskustelut – Nyt ryhmän perustajat kertovat, miksi

    5. 5

      ”Enkelihoito voi johtaa ojasta allikkoon” – Yhä useampi haluaa hoitaa mieltään, mutta epämääräiset pikaterapiat harmittavat psykologeja

    6. 6

      Pohjoiskorealaisella riisipellolla seisoo suomalaisten veronmaksajien kustantama paperitehdas – Näin Kimien diktatuuri vedätti Suomelta kymmeniä miljoonia euroja

    7. 7

      Helsingissä on jopa 12-vuotiaita seksinmyyjiä – Alaikäisten seksikaupasta ei juuri hiiskuta, mutta ilmiö on tuttu nuorten kanssa työskenteleville

    8. 8

      Heti ensimmäinen yhteydenotto te-toimistosta oli uhkauskirje – Työttömiä kohdellaan kuin rikollisia

    9. 9

      25-vuotias ruotsalainen soluttautui vuodeksi USA:n ”maltillisen” äärioikeiston sisäpiiriin ja kuuli liikkeen johtajalta tavoitteet: ”Tämä päättyy keskitysleireihin ja Hitlerin kunnianpalautukseen”

    10. 10

      Verotus kevenee ja palkat nousevat, mutta kaikki eivät välttämättä voita – HS:n laskuri kertoo, kuinka muutokset tuntuvat kukkarossasi

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Ahvenanmaan edustaja äänesti suomen kieltä vastaan Pohjoismaiden neuvostossa – ”Emme pystyneet edes kuvittelemaan, että hän kääntyisi Suomen aloitetta vastaan”

    2. 2

      Heti ensimmäinen yhteydenotto te-toimistosta oli uhkauskirje – Työttömiä kohdellaan kuin rikollisia

    3. 3

      Helsingin poliisin raiskaustilastoissa toistuu tuttu tarina – HS:n kokoama kartta näyttää, mihin kaupunginosiin raiskaukset keskittyvät

    4. 4

      Pääkaupunkiseudun bussi­liikenne oli sekaisin, koska asiakas antoi palautetta, kuljettajalle kerrottiin siitä, ja esimies läimäytti oven kiinni luottamus­miehen edestä

    5. 5

      25-vuotias ruotsalainen soluttautui vuodeksi USA:n ”maltillisen” äärioikeiston sisäpiiriin ja kuuli liikkeen johtajalta tavoitteet: ”Tämä päättyy keskitysleireihin ja Hitlerin kunnianpalautukseen”

    6. 6

      Helsingissä on jopa 12-vuotiaita seksinmyyjiä – Alaikäisten seksikaupasta ei juuri hiiskuta, mutta ilmiö on tuttu nuorten kanssa työskenteleville

    7. 7

      Nimikiista kuumenee! Opiskelijaporukka kaappasi Tampereen yliopiston englanninkielisen osoitteen – ehdottavat yliopiston nimeksi Tampereen ei-turkulaista yliopistoa

    8. 8

      Pohjoiskorealaisella riisipellolla seisoo suomalaisten veronmaksajien kustantama paperitehdas – Näin Kimien diktatuuri vedätti Suomelta kymmeniä miljoonia euroja

    9. 9

      Kielipetturiksi leimattu Ahvenanmaan edustaja Britt Lundberg: ”Ajoin läpi suomenkielisiä helpottavan kompromissin”

    10. 10

      Masennus vaani ja valitsi onnellisen hetken – Anni Saastamoisen elämässä oli kaikki hyvin, kun hän yhtäkkiä löysi itsensä vessasta itkemästä

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Yksinkertaiset aivoharjoitukset mullistivat lasten käytöksen – arvosanat nousivat, keskittyminen helpottui ja nukkuminen parani

    2. 2

      Tässäkö Helsingin seudun kammotuin työpaikka? Palkka 7 500 euroa kuussa, mutta hakijoita ei näy

    3. 3

      ”Meidän on nyt mentävä”, sanoi poika ja joi myrkyn siskojensa kanssa – Kiinan ”hylättyjen lasten kaupunki” on täynnä lohduttomia tarinoita

    4. 4

      Päiväkoti irtisanoi lapsen Lauttasaaressa

    5. 5

      Jos olet ollut lapsi 1990-luvulla, syönyt, leikkinyt, pukeutunut, käynyt koulua tai viettänyt synttäreitä, teit näitä asioita

    6. 6

      Helsingin poliisin raiskaustilastoissa toistuu tuttu tarina – HS:n kokoama kartta näyttää, mihin kaupunginosiin raiskaukset keskittyvät

    7. 7

      Bussikaaos jatkuu myös iltapäivällä pääkaupunki­seudulla – Nobinan lakko vaikuttaa 200 000 ihmisen liikkumiseen

    8. 8

      Mies kaatoi pastakattilan lattialle Punavuoressa – alkoi riita, jonka seurauksena taloyhtiö vaatii mieheltä 30 000 euron korvauksia

    9. 9

      ”Kyseessä on pahanlaatuinen kasvain” – Suomalaisnainen sai musertavan syöpäuutisen postitse kotiin ja luki sattumalta potilastiedoistaan, ettei voi parantua

    10. 10

      Olen ollut alle kaksi viikkoa työttömänä, mutta työnhakuni lakkasi jo – te-palvelun kikkailu tekee työttömäksi ilmoittautumisesta sietämättömän vaikeaa

    11. Näytä lisää
    Uusimmat
    1. Juuri nyt
    2. Kansanedustaja Tom Packalén näki puukotuksen jälkitilanteen: ”Kaveri oli hoidettavana ambulanssissa”
    3. Poliisi sai hälytyksen eduskuntatalon edessä tapahtuneesta puukotuksesta, portailla on verta – HS seuraa
    4. Uusi Napakymppi keräsi yli 700 000 katsojaa
    5. Kolmelle entiselle Telian johtajalle syytteet Uzbekistanissa tehdyistä kaupoista – yksi syytetyistä on yhtiön entinen toimitusjohtaja
    6. Lapset sopeutuvat nopeasti minne tahansa, sanotaan, mutta se ei mennyt ihan niin – Kolmevuotias muutti Kiinaan ja riipivä ikävä kesti kuukausia
    7. Suomen ensimmäinen supersankarielokuva Rendel oli parhaimmillaan ennen kuin siitä oli nähty sekuntiakaan – lopputulos on kälyinen ja naisiin kohdistuva väkivalta inhottaa
    8. Riihimäen teatterissa kantaesitetty Pesärikko saa kriitikolta täydet viisi tähteä – ”Näyttelijän taidetta isolla N-kirjaimella”Riihimäen teatterissa kantaesitetty Pesärikko saa kriitikolta täydet viisi tähteä – ”Näyttelijän taidetta isolla N-kirjaimella”
    9. Eduskunta pääsee äänestämään naisparien vanhemmuuden tunnustamisesta – lakivaliokunta esittää äitiyslain hyväksymistä
    10. ”Kaikilla alkoi matkan aikana oksennustauti” – Pikkulasten kanssa lentäessä voi sattua mitä vain, mutta paljon reissannut Inari Fernández kertoo, miten siitä selviää
    11. Volvo julkaisi juuri pikkumaasturin nimeltä XC40, ja se on – taas – Volvolle kohtalonkysymys
    12. Näytä lisää