![]()
世超最近上網沖浪的時候發現個離奇的事兒,說是讓你電腦藍屏的,可能既不是軟件也不是硬件,而是“宇宙射線”。
![]()
帖子里網友提到,火狐瀏覽器崩潰報錯的原因中,有 10% 是宇宙射線的鍋。
具體來說,就是光年之外的高能宇宙粒子,越過諸多星系,穿過大氣層,最后打到了你電腦的內存上,干擾了原來的數據,然后電腦讀取出錯,宕機了。。。
乍一聽,好像還真有幾分道理,畢竟之前就有過類似的事件。
比如 2013 年的時候,宇宙射線就幫助了一位玩家速通馬里奧。
當時一位叫 DOTA_Teabag 的玩家正在家里直播《超級馬里奧 64》,跟另一位叫 MidBoss 的玩家競速。
![]()
他操控著馬里奧正常的落到了一個平臺上,但突然毫無征兆的就被傳送到了上面一層,跳關了。
這一傳直接越過了本來要慢慢走的路線,節省了大量時間,不止觀眾和對手繃不住了,他自己也懵逼了。
于是社區里的大伙兒都開始嘗試復刻這個操作,但顯然是觸發不了的。
因為這就不是操作的問題,也不是什么游戲彩蛋,而是可遇不可求的隨機 BUG。
![]()
兩年后,甚至有人拿出 1000 美元作為懸賞,只為找到導致這個 bug 的罪魁禍首。但又幾年過去了,還是沒人成功。
直到 2020 ,才有人通過細致的內存數據發現,問題的根源是單個的“比特翻轉”,就是原來的一位數據突然被修改了。
![]()
其中,宇宙射線的嫌疑最大。根據推測,那天直播的 N64 游戲機里,有射線擊中了內存,射線里的粒子撞向了硅原子核,打出了各種帶電的碎片。
隨后這些碎片在存儲區域中沉積電荷,觸及了臨界值,把這一位的“0”和“1”數據翻轉了。
而數據對比顯示,只要把馬里奧的高度值從 C5837800 變成 C4837800,換一位,剛好就能觸發向上的指令,飛到上面的樓層。
YouTube 作者 Veritasium 制作的對比效果
![]()
如果是內存硬件損傷,游戲機制等顯性的原因,其實都不用懸賞,這 BUG 早就會被復刻出來,因為這些都是持續而且有痕跡的。
但這次是隨機的,單個的比特翻轉。相比其他原因,宇宙射線確實更符合這種作案特點:極低概率并且不留痕跡,不得不說太專業了。
![]()
但話說回來,差友們有沒有發現這例子距今已經十四年了。沒錯,這么長時間了,有名的事件基本就這一個。。。
原因無他,概率實在是太小了。不管是速通馬里奧的神之一跳,還是帖子里把故障都賴給宇宙射線,其實都帶點調侃的成分,畢竟這事兒能成條件太苛刻了。
首先射線里的粒子得穿過大層,和空氣中的粒子各種交鋒碰撞,碰撞的結果就是層層炸開,產生級聯反應,形成像大喇叭一樣的空氣簇射。
而簇射中的絕大多數其實都到不了地面,一些帶電的粒子基本在路上就被磨掉了。
![]()
其次,就算某個穿透力極強的粒子正好命中內存上的某個單元,也不一定能夠造成足夠大的撞擊反應,使比特翻轉過來。
最后,就算它把比特翻轉了,也還得是運行著關鍵指令的特定比特位才行,要不根本沒影響。
如此一來,才能正好導致這種能感覺到的比特翻轉事件。
整件事情太過離奇,甚至有些科幻,大伙兒又都喜歡看樂子,所以才“選擇性”的弱化了其他可能性,認準這宇宙射線。
![]()
但其實,很多導致崩潰宕機的“比特翻轉”,并不一定是宇宙射線干的。
就比如在開頭帖子里講的火狐瀏覽器崩潰中,報告其實只說了崩潰有 10% 是比特翻轉引起的,至于又是什么導致了比特翻轉,人可沒說是宇宙射線。
而且根據 2024 年巴塞羅那超級計算中心的一篇論文調查,現代內存比特翻轉的原因大頭并不是宇宙射線,而是內存顆粒自身的弱點和一些環境因素,比如設備老化,材料輻射,電磁干擾,熱效應等等。
所以對咱普通人來說,沒必要太擔心這天外來客的攻擊,畢竟咱平時刮刮樂都難中 10 塊錢,與其擔心內存被擊中宕機,還不如買之前好好挑一挑呢。
![]()
不過,雖然對于普通人沒啥大影響,但要是把高度拉到空中,大氣層逐漸變薄,就得重新打量它一下了。
因為原理上講,宇宙射線射向地球,就像子彈射進水里一樣,勁兒是越來越小的,雖然地面上它沒那么堅挺,但高空中,它的危害比想象的要大很多。
![]()
根據 NASA 的研究資料,對電子設備干擾較大的是簇射里的次級中子,它們在大氣里的密度是隨著高度上升明顯增加的,在大約 18 到 20 千米附近達到峰值。
而飛機巡航的高度大概是 10 到 12 千米,這個高度的中子密度足足是海平面的 300 倍。
所以對于飛機而言,宇宙射線的沖擊不得不防。
![]()
比如在去年的 10 月 30 日,路透社報道,一架從墨西哥飛往美國的空客 A320 飛機突然出現了非指令式俯沖,機頭向下,7 秒鐘內下降了 30 多米,機上多人因此撞向艙頂和座椅而受傷。
根據空客公司的事故調查顯示,指令失控很可能就是因為這些外太空的微小高能粒子,穿過電子設備,干擾了控制器的關鍵數據。
俯沖過程的再現與模擬。來源:Mayday
![]()
其實吧,這也不是空客老大哥第一次遇到這事兒了,早在 2008 年的時候,就有過一次類似的失控俯沖事件,而且受傷人數更多。
當初的調查顯示飛機控制的算法確實存在一定局限性,缺乏針對這種意外的特殊措施。
但由于該事件當時是唯一一例,所以升級完飛控的算法,除了加一加抗輻射的保護層, 也沒什么更好的招兒了。
但顯然,極低的概率也不是不會發生,再加上近些年芯片尺寸越來越小,更容易受到干擾導致比特翻轉,這次的事件也就沒那么意外了。
![]()
好在后續空客發布緊急通告,讓全球約 6000 架 A320 飛機(現役的半數)執行了修復工作,后續再碰到類似情況應該就能夠更好的應對了。
當然,就數據來說,倒也不用擔心太多,因為這種事件是 2800 萬飛行小時才可能出現一例的極罕見情況。
![]()
大氣層中尚且如此,沒了這面厚厚的盾牌,太空中的衛星和航天設備面臨的情況只會更加嚴峻。
2024 年 12 月,歐洲空間局發布了一份報告,對 3 顆在軌 10 年的衛星進行了數據分析。
結果發現比特翻轉在太空不僅已經是常態了,還是破壞任務數據、導致設備功能失效的核心元兇。
![]()
尤其是當衛星位于南大西洋區域時,地球磁場凹陷,無法阻隔更多太空射線,翻轉頻率激增。
所以太空中的電子設備往往會為了對抗這些輻射多套幾層護甲,用鋁、鉭等材料包裹敏感電子箱體。
當然,除了護甲,內部設計上,電子設備里面也會額外做三模(TMR),四模(QMR)等冗余。
每多一模,就多一條一樣的電路作保險,哪怕某一條出錯了,還有其他幾份并行運行,少數服從多數,從而保證結果更加可靠。
![]()
但回過頭仔細想想,地球確實把我們保護得太好了,宇宙射線遍布本來就是太空的常態。
比如有的宇航員在回憶時會提及,在空間站中經常會有眼前閃光的感覺,其實就是這些射線在穿過人腦的視覺神經。
![]()
而隨著我們的電子設備越來越多,以前還算稀有的比特翻轉,往后肯定會更加頻繁。
尤其在一些算力中心,芯片的部署非常密集,這種翻轉已經從“理論風險”變成了“日常管理”。
比如服務器中都會配置 ECC 這種自帶糾錯能力的內存,做更多的冗余設計,或者干脆在外部加固,用種種方式降低宇宙射線或者別的原因導致的宕機損失。
因為當數以萬計甚至十萬計的顯卡共同運行時,一旦忽略這種潛在的翻轉風險,就會付出天文級的算力浪費。
![]()
總的來說,地球遭受宇宙射線的轟擊已經上億年了,我們與之戰斗不過才區區幾百年,經驗還是太少。
雖然現在看起來影響不大,但也能看出當前的電子設備還是相當脆弱的,說不定哪天來個密集的射線風暴,咱的設備就得全部 GG。
所以下次當你玩游戲莫名卡死,或者沒保存文章藍屏的時候,你大可以抬起頭仰望星空,理直氣壯地豎個中指:
“哪兒來的這么不懂事的恒星啊,你沒事兒瞎炸什么!”
撰文:風華
編輯:早起 & 江江 & 面線
美編:素描
圖片、資料來源:
路透社,紐約時報,YouTube Veritasium,英偉達,歐洲空間局,mayday,bigthink,STCE,FMI,小紅書
![]()
特別聲明:以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布,本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.