Raios cósmicos estão travando computadores e celulares

Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/03/2017

Os astrônomos constroem telescópios para capturar os raios cósmicos e estudar suas origens. A preocupação é que eles também atingem nossos celulares e computadores o tempo todo, provocando travamentos.
[Imagem: ASPERA/G.Toma/A.Saftoiu]

Bugs cósmicos

Você certamente não se deu conta, mas muitos dos travamentos do seu celular, tablet e computador estão sendo causados por partículas subatômicas alienígenas chovendo do espaço exterior na atmosfera da Terra.

"Este é realmente um grande problema, mas ele é largamente invisível para o público," disse o professor Bharat Bhuva, da Universidade Vanderbilt, ao apresentar seu trabalho "Quantificando o Risco do Clima Espacial" para uma audiência boquiaberta durante a reunião anual da Sociedade Norte-Americana para o Avanço da Ciência.

Quando os raios cósmicos, que viajam em frações da velocidade da luz, atingem a atmosfera da Terra, eles criam cascatas de partículas secundárias, incluindo nêutrons energéticos, múons, píons e partículas alfa. Milhões dessas partículas atingem nosso corpo a cada segundo, mas esta torrente subatômica é imperceptível e parece não ter efeitos nocivos nos organismos vivos.

No entanto, uma fração dessas partículas transporta energia suficiente para interferir com a operação dos circuitos microeletrônicos, sobretudo dos transistores, hoje muito menores do que a maioria das moléculas orgânicas.

Transtornos de Evento Único

Quando interagem com os circuitos integrados, as partículas cósmicas podem alterar bits individuais armazenados na memória. Isso é conhecido como "Transtorno de Evento Único" (TEU).

Como é muito difícil saber quando e onde essas partículas irão bater, e como elas não fazem qualquer dano físico, as falhas que elas causam são muito difíceis de caracterizar - basicamente só resta eliminar todas as demais causas possíveis.

E o professor Bhuva citou pelo menos três casos onde foi possível fazer isto e culpar as partículas cósmicas.

Os raios cósmicos derrubaram a nave Phobos-Grunt, que a Rússia estava enviando a Marte em 2012.
[Imagem: Roscosmo]

Por exemplo, em 2003, na cidade de Schaerbeek, na Bélgica, a inversão de um único bit em uma máquina de voto eletrônico adicionou 4.096 votos extras para um candidato. O erro foi detectado somente porque deu ao candidato mais votos do que era possível ele obter, o que permitiu aos técnicos rastrearem a alteração até o bit no registro da máquina.

Em 2008, o sistema de aviônica de um jato de passageiros da empresa Qantus, voando de Cingapura para Perth (Austrália) pareceu sofrer de um Transtorno de Evento Único que fez com que o piloto automático se desligasse. Como resultado, a aeronave mergulhou 210 metros em apenas 23 segundos, ferindo cerca de um terço dos passageiros seriamente o suficiente para fazer com que a aeronave fosse desviada para a pista de pouso mais próxima.

Além disso, relatou Bhuva, tem havido uma série de falhas inexplicáveis nos computadores das companhias aéreas, algumas das quais os especialistas acham que devem ter sido causadas por TEUs - elas resultaram no cancelamento de centenas de voos, com perdas econômicas significativas.

Falha no tempo

Bhuva e seus colegas estudaram o fenômeno nas últimas oito gerações de processadores de computador, incluindo a geração atual, que usa transistores 3D (conhecidos como FinFET) com apenas 16 nanômetros.

A taxa de falhas nos circuitos microeletrônicos é medida em uma unidade chamada FIT, que significa falha no tempo (Failure in Time). Uma FIT é uma falha por transístor em um bilhão de horas de operação.

Isso pode parecer infinitesimal, mas vai se acumulando extremamente rápido conforme se leva em conta os bilhões de transistores nos diversos aparelhos individuais e os bilhões de sistemas eletrônicos em uso hoje - só o número de celulares inteligentes já está cada dos bilhões. Como resultado, a maioria dos componentes eletrônicos têm taxas de falha medidas entre 100 e 1.000 FITs.

"É apenas o setor de eletrônicos de consumo que tem ficado para trás na resolução deste problema," disse o professor Bharat Bhuva.
[Imagem: Universidade Vanderbilt]

Risco digital e social

Infelizmente, não há nada que os consumidores possam fazer para se proteger - ao menos por enquanto. A única contramedida para enfrentar o ataque das partículas cósmicas contra seus aparelhos eletrônicos, segundo o professor Bhuva, está nas mãos da indústria de chips e processadores.

"Os fabricantes de semicondutores estão muito preocupados com esse problema, porque ele está ficando mais sério conforme o tamanho dos transistores nos chips de computador diminui e aumenta o poder e a capacidade dos nossos sistemas digitais. Além disso, os circuitos microeletrônicos estão em toda parte e a nossa sociedade está se tornando cada vez mais dependente deles. Nosso estudo confirma que este é um problema sério e crescente," disse Bhuva.

A boa notícia é que a aviação, a indústria de equipamentos médicos, TI, transporte, comunicações, indústrias financeiras e de energia estão todas conscientes do problema e estão tomando medidas para enfrentá-lo. "É apenas o setor de eletrônicos de consumo que tem ficado para trás na resolução deste problema."

Infelizmente o estudo e os dados completos não serão publicados pela equipe, sendo "proprietários", segundo Bhuva, compartilhados apenas com as empresas que financiaram o trabalho.

Mais tópicos