世超最近上網(wǎng)沖浪的時(shí)候發(fā)現(xiàn)個(gè)離奇的事兒，說(shuō)是讓你電腦藍(lán)屏的，可能既不是軟件也不是硬件，而是“宇宙射線”。

帖子里網(wǎng)友提到，火狐瀏覽器崩潰報(bào)錯(cuò)的原因中，有 10% 是宇宙射線的鍋。

具體來(lái)說(shuō)，就是光年之外的高能宇宙粒子，越過(guò)諸多星系，穿過(guò)大氣層，最后打到了你電腦的內(nèi)存上，干擾了原來(lái)的數(shù)據(jù)，然后電腦讀取出錯(cuò)，宕機(jī)了。。。

乍一聽(tīng)，好像還真有幾分道理，畢竟之前就有過(guò)類(lèi)似的事件。

比如 2013 年的時(shí)候，宇宙射線就幫助了一位玩家速通馬里奧。

當(dāng)時(shí)一位叫 DOTA_Teabag 的玩家正在家里直播《超級(jí)馬里奧 64》，跟另一位叫 MidBoss 的玩家競(jìng)速。

他操控著馬里奧正常的落到了一個(gè)平臺(tái)上，但突然毫無(wú)征兆的就被傳送到了上面一層，跳關(guān)了。

這一傳直接越過(guò)了本來(lái)要慢慢走的路線，節(jié)省了大量時(shí)間，不止觀眾和對(duì)手繃不住了，他自己也懵逼了。

于是社區(qū)里的大伙兒都開(kāi)始嘗試復(fù)刻這個(gè)操作，但顯然是觸發(fā)不了的。

因?yàn)檫@就不是操作的問(wèn)題，也不是什么游戲彩蛋，而是可遇不可求的隨機(jī) BUG。

兩年后，甚至有人拿出 1000 美元作為懸賞，只為找到導(dǎo)致這個(gè) bug 的罪魁禍?zhǔn)住５謳啄赀^(guò)去了，還是沒(méi)人成功。

直到 2020 ，才有人通過(guò)細(xì)致的內(nèi)存數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，問(wèn)題的根源是單個(gè)的“比特翻轉(zhuǎn)”，就是原來(lái)的一位數(shù)據(jù)突然被修改了。

其中，宇宙射線的嫌疑最大。根據(jù)推測(cè)，那天直播的 N64 游戲機(jī)里，有射線擊中了內(nèi)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(chǔ)區(qū)域中沉積電荷，觸及了臨界值，把這一位的“0”和“1”數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)了。

而數(shù)據(jù)對(duì)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(fā)向上的指令，飛到上面的樓層。

YouTube 作者 Veritasium 制作的對(duì)比效果

如果是內(nèi)存硬件損傷，游戲機(jī)制等顯性的原因，其實(shí)都不用懸賞，這 BUG 早就會(huì)被復(fù)刻出來(lái)，因?yàn)檫@些都是持續(xù)而且有痕跡的。

但這次是隨機(jī)的，單個(gè)的比特翻轉(zhuǎn)。相比其他原因，宇宙射線確實(shí)更符合這種作案特點(diǎn)：極低概率并且不留痕跡，不得不說(shuō)太專(zhuān)業(yè)了。

但話說(shuō)回來(lái)，差友們有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這例子距今已經(jīng)十四年了。沒(méi)錯(cuò)，這么長(zhǎng)時(shí)間了，有名的事件基本就這一個(gè)。。。

原因無(wú)他，概率實(shí)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(shí)都帶點(diǎn)調(diào)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(guò)大層，和空氣中的粒子各種交鋒碰撞，碰撞的結(jié)果就是層層炸開(kāi)，產(chǎn)生級(jí)聯(lián)反應(yīng)，形成像大喇叭一樣的空氣簇射。

而簇射中的絕大多數(shù)其實(shí)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(gè)穿透力極強(qiáng)的粒子正好命中內(nèi)存上的某個(gè)單元，也不一定能夠造成足夠大的撞擊反應(yīng)，使比特翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)。

最后，就算它把比特翻轉(zhuǎn)了，也還得是運(yùn)行著關(guān)鍵指令的特定比特位才行，要不根本沒(méi)影響。

如此一來(lái)，才能正好導(dǎo)致這種能感覺(jué)到的比特翻轉(zhuǎn)事件。

整件事情太過(guò)離奇，甚至有些科幻，大伙兒又都喜歡看樂(lè)子，所以才“選擇性”的弱化了其他可能性，認(rèn)準(zhǔn)這宇宙射線。

但其實(shí)，很多導(dǎo)致崩潰宕機(jī)的“比特翻轉(zhuǎn)”，并不一定是宇宙射線干的。

就比如在開(kāi)頭帖子里講的火狐瀏覽器崩潰中，報(bào)告其實(shí)只說(shuō)了崩潰有 10% 是比特翻轉(zhuǎn)引起的，至于又是什么導(dǎo)致了比特翻轉(zhuǎn)，人可沒(méi)說(shuō)是宇宙射線。

而且根據(jù) 2024 年巴塞羅那超級(jí)計(jì)算中心的一篇論文調(diào)查，現(xiàn)代內(nèi)存比特翻轉(zhuǎn)的原因大頭并不是宇宙射線，而是內(nèi)存顆粒自身的弱點(diǎn)和一些環(huán)境因素，比如設(shè)備老化，材料輻射，電磁干擾，熱效應(yīng)等等。

所以對(duì)咱普通人來(lái)說(shuō)，沒(méi)必要太擔(dān)心這天外來(lái)客的攻擊，畢竟咱平時(shí)刮刮樂(lè)都難中 10 塊錢(qián)，與其擔(dān)心內(nèi)存被擊中宕機(jī)，還不如買(mǎi)之前好好挑一挑呢。

不過(guò)，雖然對(duì)于普通人沒(méi)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?yàn)樵砩现v，宇宙射線射向地球，就像子彈射進(jìn)水里一樣，勁兒是越來(lái)越小的，雖然地面上它沒(méi)那么堅(jiān)挺，但高空中，它的危害比想象的要大很多。

根據(jù) NASA 的研究資料，對(duì)電子設(shè)備干擾較大的是簇射里的次級(jí)中子，它們?cè)诖髿饫锏拿芏仁请S著高度上升明顯增加的，在大約 18 到 20 千米附近達(dá)到峰值。

而飛機(jī)巡航的高度大概是 10 到 12 千米，這個(gè)高度的中子密度足足是海平面的 300 倍。

所以對(duì)于飛機(jī)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(bào)道，一架從墨西哥飛往美國(guó)的空客 A320 飛機(jī)突然出現(xiàn)了非指令式俯沖，機(jī)頭向下，7 秒鐘內(nèi)下降了 30 多米，機(jī)上多人因此撞向艙頂和座椅而受傷。

根據(jù)空客公司的事故調(diào)查顯示，指令失控很可能就是因?yàn)檫@些外太空的微小高能粒子，穿過(guò)電子設(shè)備，干擾了控制器的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

俯沖過(guò)程的再現(xiàn)與模擬。來(lái)源：Mayday

其實(shí)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(shí)候，就有過(guò)一次類(lèi)似的失控俯沖事件，而且受傷人數(shù)更多。

當(dāng)初的調(diào)查顯示飛機(jī)控制的算法確實(shí)存在一定局限性，缺乏針對(duì)這種意外的特殊措施。

但由于該事件當(dāng)時(shí)是唯一一例，所以升級(jí)完飛控的算法，除了加一加抗輻射的保護(hù)層， 也沒(méi)什么更好的招兒了。

但顯然，極低的概率也不是不會(huì)發(fā)生，再加上近些年芯片尺寸越來(lái)越小，更容易受到干擾導(dǎo)致比特翻轉(zhuǎn)，這次的事件也就沒(méi)那么意外了。

好在后續(xù)空客發(fā)布緊急通告，讓全球約 6000 架 A320 飛機(jī)（現(xiàn)役的半數(shù)）執(zhí)行了修復(fù)工作，后續(xù)再碰到類(lèi)似情況應(yīng)該就能夠更好的應(yīng)對(duì)了。

當(dāng)然，就數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，倒也不用擔(dān)心太多，因?yàn)檫@種事件是 2800 萬(wàn)飛行小時(shí)才可能出現(xiàn)一例的極罕見(jiàn)情況。

大氣層中尚且如此，沒(méi)了這面厚厚的盾牌，太空中的衛(wèi)星和航天設(shè)備面臨的情況只會(huì)更加嚴(yán)峻。

2024 年 12 月，歐洲空間局發(fā)布了一份報(bào)告，對(duì) 3 顆在軌 10 年的衛(wèi)星進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)比特翻轉(zhuǎn)在太空不僅已經(jīng)是常態(tài)了，還是破壞任務(wù)數(shù)據(jù)、導(dǎo)致設(shè)備功能失效的核心元兇。

尤其是當(dāng)衛(wèi)星位于南大西洋區(qū)域時(shí)，地球磁場(chǎng)凹陷，無(wú)法阻隔更多太空射線，翻轉(zhuǎn)頻率激增。

所以太空中的電子設(shè)備往往會(huì)為了對(duì)抗這些輻射多套幾層護(hù)甲，用鋁、鉭等材料包裹敏感電子箱體。

當(dāng)然，除了護(hù)甲，內(nèi)部設(shè)計(jì)上，電子設(shè)備里面也會(huì)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(xiǎn)，哪怕某一條出錯(cuò)了，還有其他幾份并行運(yùn)行，少數(shù)服從多數(shù)，從而保證結(jié)果更加可靠。

但回過(guò)頭仔細(xì)想想，地球確實(shí)把我們保護(hù)得太好了，宇宙射線遍布本來(lái)就是太空的常態(tài)。

比如有的宇航員在回憶時(shí)會(huì)提及，在空間站中經(jīng)常會(huì)有眼前閃光的感覺(jué)，其實(shí)就是這些射線在穿過(guò)人腦的視覺(jué)神經(jīng)。

而隨著我們的電子設(shè)備越來(lái)越多，以前還算稀有的比特翻轉(zhuǎn)，往后肯定會(huì)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(zhuǎn)已經(jīng)從“理論風(fēng)險(xiǎn)”變成了“日常管理”。

比如服務(wù)器中都會(huì)配置 ECC 這種自帶糾錯(cuò)能力的內(nèi)存，做更多的冗余設(shè)計(jì)，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?qū)е碌腻礄C(jī)損失。

因?yàn)楫?dāng)數(shù)以萬(wàn)計(jì)甚至十萬(wàn)計(jì)的顯卡共同運(yùn)行時(shí)，一旦忽略這種潛在的翻轉(zhuǎn)風(fēng)險(xiǎn)，就會(huì)付出天文級(jí)的算力浪費(fèi)。

總的來(lái)說(shuō)，地球遭受宇宙射線的轟擊已經(jīng)上億年了，我們與之戰(zhàn)斗不過(guò)才區(qū)區(qū)幾百年，經(jīng)驗(yàn)還是太少。

雖然現(xiàn)在看起來(lái)影響不大，但也能看出當(dāng)前的電子設(shè)備還是相當(dāng)脆弱的，說(shuō)不定哪天來(lái)個(gè)密集的射線風(fēng)暴，咱的設(shè)備就得全部 GG。

所以下次當(dāng)你玩游戲莫名卡死，或者沒(méi)保存文章藍(lán)屏的時(shí)候，你大可以抬起頭仰望星空，理直氣壯地豎個(gè)中指：

“哪兒來(lái)的這么不懂事的恒星啊，你沒(méi)事兒瞎炸什么！”

撰文：風(fēng)華

編輯：早起 & 江江 & 面線

美編：素描

圖片、資料來(lái)源：

路透社，紐約時(shí)報(bào)，YouTube Veritasium，英偉達(dá)，歐洲空間局，mayday，bigthink，STCE，F(xiàn)MI，小紅書(shū)