Hoy os queremos hablar del efecto que las partículas del cosmos, invisibles a los ojos e inapreciables a simple vista, provocan en la informática. Este fenómeno es conocido por la industria del hardware informático desde hace décadas y se han tomado medidas al respecto pero pasa desapercibido para el resto del mundo a pesar de que todos seamos usuarios de estos equipos y dispositivos.
Quizá hayas sufrido tú mismo este efecto jugando a un videojuego, en el que ocurre algo inexplicable, un bug irreproducible o haciendo cálculos, dando un resultado imposible que no vuelve a producirse.
Un problema conocido desde hace más de 40 años
En 1978 Intel reportó errores extraños en su memoria RAM dinámica de 16 kilobytes. Algunos unos se convertían espontáneamente en ceros sin causa aparente. El problema resultó ser el recubrimiento cerámico en el que estaba el chip. La demanda de empaques para semiconductores se disparó en la década del 70 y se construyó una nueva planta en Wind River (Colorado). Desafortunadamente se construyó río abajo de una antigua fábrica de uranio. Átomos radiactivos se trasladaron al río y tras al empaque cerámico de los microchips de Intel, los científicos que investigaban el problema hallaron que las cantidades de uranio y torio en la cerámica eran suficientes para causar problemas. En el semiconductor las partículas alfa emitidas por el uranio y el torio tenían la energía y los iones suficientes para crear pares de electrones en el silicio. Si una partícula alfa es impactada en un lugar concreto puede crear una gran cantidad de portadores de cargas libres causando que se acumulen electrones en ese espacio.
Esto se conoce como una alteración de evento único. Se trata de un tipo de error débil o transitorio, conocido así porque el dispositivo no está dañando, el bit se ha modificado pero puedes borrarlo y corregirlo sin problemas.
Los investigadores expusieron los chips de emisiones alfa con diferentes niveles de actividad y hallaron que el número de bits que cambiaron se relacionaba directamente con el número de partículas alfa. Este problema fue identificado en la década de 1970 porque los componentes de los chips habían sido miniaturizados a tal punto que una partícula alfa podía producir la carga suficiente para cambiar un bit. Estos hallazgos atrajeron la atención de los medios de comunicación. Como resultado los fabricantes de chips se volvieron más cuidadosos a la hora de evitar el uso de materiales radiactivos en la producción de microchips.
En 1996 IBM estimó que por cada 256 Mb de RAM ocurre un cambio de bit por mes. Se determinó que los culpables principales parecen ser los neutrones creados en las lluvias de partículas de los rayos cósmicos.
Rayos cósmicos
Los rayos cósmicos han causado problemas en superordenadores especialmente en aquellos ubicados a mucha altura, como el laboratorio nacional Los Álamos, ubicado a 2.200 metros sobre el nivel del mar. Éste sufre constantemente fallos en sus superordenadores inducidos por neutrones así que su software guarda copias automáticas con frecuencia. Simultáneamente se han instalado detectores de neutrones incluso a mayor altura.
En un avión altitud de crucero puedes ver la radiación de los rayos cósmicos aumentar en un contador de gaiker son 0.5 microsieverts por hora a 5.500 metros hasta un microsievert por hora a 7.000 metros más de 2 microsieverts por hora a 10.000 metros y más de 3 microsieverts por hora a mayor altura y hacia los polos a altitud de crucero.
Misiones espaciales
Este hecho ha sido muy tenido en cuenta a la hora de diseñar las misiones fuera de la Tierra. El ordenador de la Perseverance que ha aterrizado en Marte tiene 20 años. Es un PowerPC lanzado en 2001 con tan sólo 256 Mb de RAM y 2 Gigabytes de memoria flash pero tiene resistencia a la radiación, lo que implica que sus materiales en los circuitos y su software fueron construidos para resistir 40 veces la radiación que resiste un ordenador real. Ha sido utilizado en más de una docena de misiones al espacio desde el año 2005.
