¿Tu ordenador se bloqueó? Los rayos cósmicos pueden ser los culpables

En algún lugar del Universo, quizás hace millones de años, una estrella en explosión expulsó un protón, uno de muchos, hacia el Cosmos. Llamamos a esta partícula, que viaja cerca de la velocidad de la luz, un rayo cósmico . Durante años voló por el espacio hasta que, por casualidad, un planeta azul verdoso se interpuso en su camino.

Para nuestra partícula viajera, la atmósfera del planeta era como un bloque de cemento. Se estrelló contra una de las muchas moléculas de nuestra atmósfera, quizás nitrógeno u oxígeno, lo que provocó la creación de otras partículas (piones, neutrones, muones, electrones y positrones) que caían en cascada sobre la superficie del planeta. Hasta que…

¿De verdad? ¿Te vas a congelar ahora? ¡Estúpido ordenador!

Bombardeo de rayos cósmicos

Cada segundo, aproximadamente 100.000 rayos cósmicos golpean cada metro cuadrado de la atmósfera de la Tierra, pero solo unas ocho partículas por metro cuadrado llegan a la superficie. Esta lluvia incesante constituye una pequeña porción de la radiación de fondo natural de la Tierra.

Las partículas cargadas cósmicamente golpean casi todo: tú, tu familia, tus mascotas y, ocasionalmente, los transistores en tu ordenador, tableta, teléfono inteligente u otro dispositivo. Cuando ocurre este último evento, la partícula acelerada puede «voltear» bits de datos almacenados en la memoria, lo que desencadena una falla de software menor o incluso un bloqueo del sistema en circunstancias más raras. Estos «errores leves», como se les llama, no causan ningún daño duradero al hardware, pero pueden necesitar un reinicio para corregirlos.

El físico James F. Ziegler , gerente de Ciencias de la Radiación en IBM durante un cuarto de siglo, descubrió inicialmente el efecto molesto de los rayos cósmicos en los ordenadores en 1979. Él y sus colegas estimaron posteriormente que los errores leves de los rayos cósmicos ocurren aproximadamente una vez al mes por cada 256 megabytes de memoria dinámica de acceso aleatorio (DRAM) instalada. La mayoría de los ordenadores modernos tienen alrededor de 30 veces esta cantidad.

Ziegler y otros investigadores de IBM también notaron que ciertos lugares de la Tierra experimentan un bombardeo de rayos cósmicos más intenso. La ciudad de Denver (Colorado, EE.UU.), por ejemplo, está sujeta a lluvias cuatro veces más intensas que Nueva York, mientras que las ciudades del sur de Asia son aproximadamente la mitad de susceptibles. Esta variación tiene que ver con dos factores: la altitud de un lugar (cuanto más arriba, menos atmósfera protectora hay), así como la «rigidez» del campo geomagnético de la Tierra en el área.

La altitud es, por mucho, el factor más importante. Mientras que un ordenador mantenido bajo tierra podría no experimentar ningún error leve, una en un avión podría experimentar entre 10 y 300 veces más dependiendo de la ubicación de la aeronave en la Tierra.

A medida que su nave espacial opera más allá de los límites de la atmósfera terrestre, la NASA ha sido muy consciente de las fallas inducidas por los rayos cósmicos durante décadas. El transbordador espacial presentaba cuatro ordenadores redundantes para operar la navegación y el control, por lo que si una sucumbía a un error leve grave, las otras mantendrían todo funcionando normalmente con la telemetría correcta.

Durante una misión del transbordador de siete días, los científicos informáticos de la NASA registrarían hasta 100 errores leves. La mayoría de las operaciones espaciales de la NASA ahora utilizan ordenadores con chips resistentes a la radiación que contienen transistores que son mucho más difíciles de cambiar para los rayos cósmicos, con la desafortunada desventaja de operar más lentamente.

A medida que los microchips se vuelven más ubicuos y empaquetan transistores más pequeños en espacios cada vez más reducidos, los ingenieros esperan que los rayos cósmicos se conviertan en una preocupación cada vez mayor para los diseñadores de chips, lo que plantea obstáculos tecnológicos que deberán superarse.

Esto es especialmente vital para los sistemas informáticos de los aviones, por ejemplo, donde un fallo desafortunado podría poner en peligro cientos de vidas. Según Bharat Bhuva, profesor de ingeniería eléctrica en la Universidad de Vanderbilt, es posible que los fabricantes eventualmente necesiten adoptar el enfoque de la NASA y la redundancia de diseño en sus productos.

Para el resto de nosotros, la respuesta para mitigar el riesgo de los rayos cósmicos en nuestros ordenadores es la misma estrategia probada y verdadera que ha existido durante décadas: guardar con frecuencia lo que estemos trabajando.

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