Ráfagas cósmicas del espacio exterior podrían causar estragos en nuestros smartphones


Bajo el campo magnético protector de la Tierra, normalmente no nos debemos preocupar demasiado por los efectos de la radiación cósmica en la salud, aunque es algo que afecta a los astronautas en el espacio e incluso a los pasajeros que viajan en aviones.

Pero lo mismo no puede decirse de nuestros sistemas tecnológicos: las tormentas solares pueden causar estragos en las redes de comunicación de la Tierra y nuevas investigaciones muestran que incluso niveles ordinarios de radiación cósmica pueden tener un efecto perturbador en nuestros dispositivos personales. 

«Este es un gran problema, pero es casi invisible para el público», dice el ingeniero eléctrico Bharat Bhuva de la Universidad de Vanderbilt.

Para ver qué tan grande es el problema, Bhuva y su equipo tomaron microprocesadores de 16 nanómetros -el tipo usado en muchas de las computadoras de consumo actuales- y los expusieron a un haz de neutrones, en un intento de replicar lo que sucede cuando la radiación cósmica penetra en nuestro atmósfera.

Cuando los rayos cósmicos chocan con el campo magnético de la Tierra, crean cascadas de partículas secundarias, incluyendo neutrones energéticos, muones y piones.

Millones de estas partículas golpean nuestros cuerpos cada segundo, y mientras se piensa que no tendrá efecto alguno en nuestra salud, pueden interferir con la operación de circuitos microelectrónicos.

En particular, cuando interactúan con circuitos integrados, pueden realmente alterar o «mover» los bits individuales de datos almacenados en la memoria – un fenómeno que se denomina single-event upset (SEU) o «único evento de trastorno».

La mayor parte del tiempo, tal evento probablemente no crearía muchos problemas. Una aplicación que se ejecuta en su smartphone o PC podría fallar de alguna manera, haciendo un error de cálculo, pero probablemente no es algo que se notará por más de un momento. 

Pero en algunos casos, las SEU podrían tener consecuencias drásticas y potencialmente de gran alcance.

En 2003, un «bit flip» en una máquina de votación electrónica belga dio a un candidato en las elecciones 4.096 votos extra, antes de que el error fuera capturado.

Aún más preocupante – el sistema de un avión de pasajeros de Qantas funcionó mal debido a una sospecha de SEU en 2008, obligando a la aeronave a una inmersión abrupta que lesionó a un tercio de los pasajeros a bordo.

La investigación de Bhuva fue patrocinada por una serie de compañías de microelectrónica, y los resultados son de su propiedad – lo que significa que es poco probable que se publique en el corto plazo.

Pero en una presentación de las tendencias clave en los resultados de una reunión de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia en Boston el pasado viernes, explicó que a medida que avanza la tecnología y los transistores son cada vez más pequeños, la probabilidad de SEU debido a los rayos cósmicos está aumentando.

«Los fabricantes de emiconductores están muy preocupados por este problema porque se está volviendo más grave a medida que el tamaño de los transistores en los chips de computadora se reduce y la potencia y capacidad de nuestros sistemas digitales aumenta», dice Bhuva.

«Además, los circuitos microelectrónicos están en todas partes y nuestra sociedad está cada vez más dependiente de ellos».

En última instancia, los transistores más pequeños son más vulnerables a las partículas energéticas, porque requieren menos carga eléctrica para representar un bit lógico – lo que significa que se mueven más fácilmente entre estados binarios (de 0 a 1 o viceversa) cuando son golpeados por rayos cósmicos .

Por otro lado, los transistores de hoy en día son más pequeños, por lo que son menos propensos a ser golpeados por las partículas de energía. Los transistores contemporáneos también están montados en diseños 3D, que ayudan a hacerlos menos susceptibles individualmente a las SEU.

Pero dado que los chips de computadora actuales incluyen un número significativamente mayor de estos transistores más pequeños en general, a nivel de dispositivos, el riesgo de que ocurra una SEU es mayor que nunca, dice Bhuva.

Entonces, ¿cuál es la solución? Desafortunadamente, protegernos partículas de la energía no es una opción, pues tomaría más de 3 metros (10 pies) de concreto para evitar que los transistores sean golpeados. Según Bhuva, la respuesta es que los fabricantes de dispositivos diseñen sistemas que incluyan tres procesadores en lugar de uno. En raros casos donde dos fichas te dicen una cosa, y la tercera te dice otra, la mayoría gobierna – ya que el tercer resultado errante probablemente sería debido a una SEU.

Esto en última instancia, hará que nuestros dispositivos funcionen más ligeros que nunca, pero mientras tanto, no hay necesidad de que perdamos el sueño por el hecho de que nuestro teléfono inteligente sea golpeado por partículas de energía.

«Este es un problema importante para la industria y los ingenieros», dice Bhuva , «pero es algo que no debe causar mayor preocupación a los miembros del público en general».

Los resultados fueron presentados en la reunión anual de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia en Boston el viernes pasado. 

Visto en : Codigo Oculto

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