Sóng Tia Không Gian Đánh Sập Siêu Máy Tính. Đây là Cách Xử Lý

Siêu máy tính Cray-1 , siêu máy tính nhanh nhất thế giới vào những năm 1970, không trông giống như một siêu máy tính. Nó trông giống như một phiên bản nâng cấp của trò chơi vận động The Round Up, nơi bạn đứng, bị buộc vào, khiến bạn quay đầu. Nó được bao quanh bởi một chiếc bàn được đệm, che giấu nguồn cung cấp điện của nó, giống như một chiếc bánh donut, nếu lỗ có thể mang lại hiểu biết về vũ khí hạt nhân.

Sau khi Seymour Cray xây dựng chiếc máy tính này lần đầu tiên, ông tặng phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos một thử nghiệm miễn phí trong vòng sáu tháng. Nhưng trong suốt nửa năm đó, một điều kỳ cục đã xảy ra: Máy tính gặp 152 lỗi bộ nhớ không rõ nguyên nhân. Sau này, các nhà nghiên cứu sẽ biết rằng neutron tia cực vũ trụ có thể va vào các bộ phận bộ xử lý, làm hỏng dữ liệu của chúng. Cao bạn càng cao, và máy tính càng lớn, vấn đề này càng trở nên quan trọng. Và Los Alamos—độ cao 7.300 feet và là nơi đặt những bộ xử lý hàng đầu thế giới—là một mục tiêu chính.

Thế giới đã thay đổi rất nhiều kể từ đó, và máy tính cũng vậy. Nhưng không gian không thay đổi. Và vì vậy, Los Alamos đã phải thích ứng—các kỹ sư của nó phải tính đến các hạt không gian trong phần cứng và phần mềm của mình. “Đây không phải là một vấn đề chúng tôi đang gặp,” giải thích Nathan DeBardeleben của nhóm Thiết kế Máy Tính Hiệu Năng Cao. “Đây là một vấn đề chúng tôi đang giữ ở xa.”

Đối với siêu máy tính hiện đại, bắt đầu từ một cái tên là Q, đây là một vấn đề lớn. Được cài đặt vào năm 2003, Q nhanh hơn nhiều so với Cray-1, và nó xử lý các phép toán trên tổ quốc của vũ khí hạt nhân. Nhưng nó gặp sự cố nhiều hơn dự kiến—những sự cố đầu tiên khiến các nhà khoa học Los Alamos thực sự lo lắng về tia cực kỳ hạt nhân, các hạt mang điện từ vũ trụ bên ngoài. Chúng va chạm với các hóa chất trong khí quyển, và cả mớ này bị chia thành các hạt nhỏ hơn. “Chúng thậm chí tạo ra những cơn mưa trải dài trên chúng ta,” Sean Blanchard nói, từ nhóm Thiết kế Máy tính Hiệu suất Cao. Và một số giọt mưa là neutron—điều không lành.

“Chúng có thể làm cho bộ nhớ máy tính chuyển từ 0 sang 1 hoặc từ 1 sang 0,” De Bardeleben nói, “điều đó không quá quan trọng đối với máy tính cá nhân của bạn. Nhưng Los Alamos có những máy tính lớn. Q vào đầu thập kỷ, ví dụ, nhắc nhở về các hành lang cửa hàng tạp hóa. Và ngày nay, trung tâm có các máy tính có kích thước bằng sân bóng đá, và tất cả các máy tính trong sân đó có thể đang làm việc trên việc giải quyết cùng một vấn đề. Giống như một sân bóng đá nhìn thấy lượng mưa lớn hơn so với một khu vườn, siêu máy tính nhìn thấy nhiều hạt neutron từ vũ trụ hơn là MacBook của bạn.

Sau Q, các kỹ sư của phòng thí nghiệm thực sự hiểu rõ rằng neutron không phải là bên thứ ba không tích cực, vì vậy bây giờ họ cố gắng dự phòng vấn đề. Trước khi Los Alamos lắp đặt thiết bị mới, như máy Trinity của họ, kỹ sư thực hiện một loại thử nghiệm căng neutron vũ trụ, đặt các bộ phận điện tử trong một chùm neutron—nhiều hơn nhiều so với số lượng neutron rơi từ trời vào bất kỳ thời điểm nào—và theo dõi điều gì xảy ra. “Chúng tôi lấy các bộ phận và làm cho chúng phóng xạ và làm cho chúng gặp sự cố,” Blanchard giải thích. Họ cũng sẽ sớm đặt cảm biến neutron bên trong trung tâm siêu máy tính, để đo lường sức mạnh của cơn bão. Nếu bạn biết bạn đang nhận được bao nhiêu neutron, và bạn biết chúng làm cho các bộ phận máy tính hoạt động như thế nào, “bạn có thể dự đoán tuổi thọ của bảng điện tử của bạn,” Suzanne Nowicki, một nhà vật lý thuộc nhóm khoa học và ứng dụng vũ trụ của phòng thí nghiệm nói.

Thường thì, siêu máy tính đủ thông minh để biết nếu có điều gì đó không ổn, cảm nhận được bit đã bị đảo ngược như bạn cảm nhận sự kéo trên một sợi tóc duy nhất. Và khi điều đó xảy ra, hệ thống thông báo lỗi và tự đặt lại bản thân. Nhưng đôi khi, Blanchard nói, máy tính trở nên bi quan hơn. “Tôi có một lỗi. Quá nhiều bit bị đảo ngược,” anh mô phỏng. “Tôi không thể sửa chữa nó, nhưng tôi muốn bạn biết điều đó đã xảy ra.”

Khi điều đó xảy ra tại Los Alamos, họ làm đổ máy tính—một cách có chủ ý. Đó giống như việc ngã xuống mặt đất một cách có chủ đích khi bạn đang trượt tuyết, vì điều đó sẽ ít đau hơn so với bất cứ điều gì khác đang sắp xảy ra. Nhưng bạn không cần phải đi bộ trở lại đỉnh dốc và bắt đầu lại từ đầu: Các kỹ sư đã tạo ra các “điểm kiểm tra” trong suốt hành trình tìm kiếm câu trả lời. Đó giống như những điểm lưu trong trò chơi video: Nếu bạn chết, bạn không cần phải bắt đầu tất cả lại từ đầu. Bạn bắt đầu từ điểm cuối cùng bạn lưu lại thành tích của mình. Siêu máy tính cũng có thể thực hiện loại lưu trạng thái tương tự.

Vấn đề thực sự là “lỗi dữ liệu im lặng.” Đó là khi các bit đảo ngược, và không ai nhận thấy. Câu trả lời mà bạn nghĩ là đúng có thể thực sự là một giấc mơ do neutron gây ra. Đó là lý do tại sao công việc đề phòng là quan trọng như vậy: Họ biết điều gì sẽ xảy ra, có tần suất bao nhiêu, và có thể để ý đến nó. Đồng thời, với kiến thức đó, nhóm hy vọng biến những lỗi im lặng có thể đã xảy ra thành những lỗi hét to. Nhưng nếu có điều gì đó trượt qua, có thể người thịt sẽ bắt được nó. Thông thường, Los Alamos không nói, “Đây là câu trả lời của bạn!” cho đến khi một con người thực sự kiểm tra kết quả để xem chúng có ý nghĩa không.

Can thiệp cá nhân đó xảy ra một phần là do Los Alamos thực hiện nghiên cứu quan trọng về các chủ đề ảnh hưởng đến nhiều người khác. “Phòng thí nghiệm—Bộ Năng lượng nói chung—nghiên cứu về biến đổi khí hậu, thuốc mới, dịch tễ học, sự lan truyền của các bệnh, mô phỏng cháy rừng, mọi loại mô phỏng bệnh, khoa học vật liệu, tính dễ vỡ của các kim loại mới,” Blanchard giải thích. Và, như Blanchard thêm vào sau danh sách này, lý do Los Alamos tồn tại là vì con người (một số ở đây, thực sự, tại phòng thí nghiệm này) tạo ra vũ khí hạt nhân. “Chúng tôi là một phòng thí nghiệm về vũ khí hạt nhân,” Blanchard nói. “Nhiệm vụ của chúng tôi là bảo quản đầu bom. Nhiệm vụ của chúng tôi là đảm bảo nó an toàn và hoạt động đúng như thiết kế và không hoạt động khi không cần thiết.”

Do các lệnh cấm thử hạt nhân, cách duy nhất để ngừng lo lắng và học cách quản lý cung cấp bom là mô phỏng—trên một siêu máy tính—những gì đang diễn ra bên trong. Và vì vậy, nơi này quan tâm đến bản thân với bức xạ trên Trái Đất cũng phải quan tâm đến bức xạ từ vũ trụ. Bởi vì bất kỳ công việc nào siêu máy tính thực hiện trong tương lai, một điều chắc chắn là: “Họ là một mục tiêu lớn hơn mỗi năm,” Blanchard nói.

Những câu chuyện tuyệt vời khác từ MYTOUR

• Câu chuyện chưa kể về thời gian Robert Mueller ở chiến trường
• Tất cả những gì bạn cần biết về ý tưởng mơ hồ của Elon Musk, đường sắt siêu tốc trong ống, hyperloop
• Chuyện gì xảy ra với kế hoạch hoành tráng của Facebook để kết nối thế giới?
• ESSAY ẢNH: Bolivia không có bờ biển. Đừng nói với hải quân của nó về điều đó
• Amazon Prime còn đáng giá không?
• Nhận thêm nhiều thông tin nội bộ của chúng tôi với bản tin hàng tuần Backchannel của chúng tôi