تشعشعات کیهانی عامل اختلال در گوشی

وب سایت کلیک: با وجود میدان مغناطیسی محافظ زمین ما چندان نگران اثرات تشعشعات کیهانی بر روی سلامتی نیستیم، با این وجود تشعشعاتی شناخته شده اند که بر روی فضانوردان در فضا و یا حتی مسافران در هواپیما تاثیر می گذارند. همچنین این تشعشعات باعث اختلال در گوشی های هوشمند می شود.

طوفان های شدید خورشیدی سبب از بین رفتن شبکه ارتباطی زمین می گردند، و تحقیقات جدید نشان می دهند حتی مقادیر معمولی تشعشعات کیهانی می توانند اثر مخربی بر روی دستگاه های شخصی داشته باشند.

این مشکل بزرگی است که اغلب از دید عموم پنهان است.

برای دیدن بزرگی این مشکل Bhuva و تیمش ۱۶ تراشه نانومتری کامپیوتر را در معرض پرتو نوترونی قرار دادند و تلاش کردند بدانند هنگام نفوذ تشعشع کیهانی به درون جو ما چه اتفاقی می افتد.

وقتی پرتوهای کیهانی با میدان مغناطیسی زمین برخورد می کنند آبشاری از ذرات ثانویه شامل نوترون های پرانرژی، میون ها و پایون ها ایجاد می کنند.

میلیون ها از این ذرات در هر ثانیه با بدن ما برخورد می کنند و با وجودی که تاثیری روی سلامتی ما ندارند اما می توانند در عملکرد مدار میکروالکترونیکی تداخل ایجاد کنند.

به خصوص وقتی با مدارهای کامل واکنش انجام می دهند می توانند بیت های تکی داده های ذخیره شده در حافظه را تغییر دهند و یا آن ها را دچار انحراف کنند، که این پدیده single-event upset یا SEU نامیده می شود.

در اکثریت مواقع چنین رویدادی مشکل بزرگی ایجاد نمی کند. یک برنامه در حال اجرا در گوشی هوشمند و یا کامپیوتر ممکن است به طریقی اشتباه کند و پیش بینی غلط ایجاد کند اما یقینا این موضوع چیزی نیست که بخواهید بیش از یک لحظه به آن توجه کنید.

اما در بعضی شرایط SEUها می توانند عواقب جدی و گسترده ای داشته باشند.

در سال ۲۰۰۳ یک تغییر بیت در ماشین انتخاباتی الکترونیکی در بلژیک قبل از آنکه مشکل مشخص شود، به یک کاندید انتخاباتی ۴۰۹۶ رای اضافه کرد.

در سال ۲۰۰۸ به علت پدیده SEU سیستم خودکار مربوط به هواپیمای جت مسافربری بد عمل کرد و سبب سقوط ناگهانی آن شد و تقریبا ۳ مسافر آسیب دیدند.

تعدادی از شرکت های میکروالکترونیک حامی تحقیقات Bhuva شدند، نتایج این تحقیقات اختصاصی و وابسته به این شرکت هاست و بعید است که به این زودی منتشر شوند، اما طبق گفته این محقق تکنولوژی در حال پیشرفت است و ترانزیستورها کوچکتر می شوند، بنابراین احتمال افزایش SEUها به علت تشعشعات کیهانی وجود دارد. سازندگان نیمه هادی از این موضوع نگران هستند زیرا اندازه ترانزیستورها در تراشه های کامپیوتر کوچک می شود و نیرو و ظرفیت سیستم های دیجیتالی ما افزایش می یابد و این مشکلی جدی است.

به علاوه مدارهای میکروالکترونیک هر جایی وجود دارند و جامعه ما خیلی به آن ها وابسته است.

در نهایت ترانزیستورهای کوچک تر نسبت به ذرات پرانرژی آسیب پذیرتر هستند، زیرا آن ها برای نمایش یک بیت منطقی به شارژ الکتریکی کمتری نیاز دارند و این بدان معناست که آن ها هنگامی که تحت تاثیر تشعشعات کیهانی قرار می گیرند راحت تر بین حالت های باینری تغییر می کنند (از ۰ به ۱ و برعکس).

به عبارت دیگر ترانزیستورهای امروزی نسبت به همیشه کوچک تر هستند، بنابراین احتمال اینکه ذرات انرژی گذرنده با این ترانزیستورها برخورد کنند کمتر است.

ترانزیستورهای امروزی اغلب به صورت سه بعدی ساخته می شوند و این موضوع کمک می کند که آن ها به SEUها کمتر حساس باشند.

اما از زمانی که تراشه های کامپیوتر امروزی به طور قابل ملاحظه ای شامل تعداد زیادی از این ترانزیستورهای کوچک هستند، خطر رخداد SEU بزرگتر از قبل است.

بنابراین راه حل چیست؟

متاسفانه امکان محافظت تراشه ها از ذرات انرژی وجود ندارد زیرا که بیش از ۳ متر بتن برای جلوگیری ترانزیستورها از برخورد وجود دارد. سازندگان دستگاه باید سیستم هایی را طراحی کنند که شامل سه پردازشگر در یک مکان باشند. در حالت های نادردو تراشه یک چیز را بیان می کنند و تراشه سوم بیانگر چیز دیگری است که نتیجه انحراف سومین تراشه احتمالا به علت یک SEU می باشد.

در پایان می توان گفت، به پریز وصل کردن دستگاه به معنی یکنواخت تر عمل کردن آن نسبت به گذشته است، در ضمن گوشی های هوشمند شما نیازی به خاموش کردن حین برخورد ذرات با آن ها ندارند.

این مشکلی بزرگ در صنعت و مهندسی است اما چندان چیز مهمی نیست که باعث نگرانی عموم مردم شود.