La prochaine fois que votre smartphone ou votre PC tombera subitement en carafe, sans aucune raison apparente, vous aurez peut-être été victime d’un phénomène extra-terrestre bien connu : le rayonnement cosmique. C’est un flux de particules qui provient de l’espace et qui vient « taper » notre bonne vieille Terre à haute vitesse (une fraction de la vitesse de la lumière). En pénétrant dans l’atmosphère, ces rayons cosmiques créent des cascades de particules secondaires dont des neutrons, des muons, des pions et des alphas.
Notre corps est traversé chaque seconde par des millions de ces particules subatomiques, sans que cela n’ait d’impact sur notre santé. En revanche, cette pluie de particules peut, si elle contient suffisamment d’énergie, interagir avec les circuits intégrés et, le cas échéant, modifier les niveaux des charges dans les transistors. Ce qui peut provoquer des altérations dans la mémoire et faire crasher un système. Dans le jargon des experts, on appelle cela un single event upset (SEU) ou soft error. « C’est un grand problème, mais totalement invisible au grand public », explique Bharat Bhuva, professeur en ingénierie électrique à l’université Vanderbilt, dans un article.
Un problème qui ne cesse de s’accentuer
Pour un smartphone, le risque est relativement faible. Les chercheurs estiment que les rayons cosmiques y génèrent une erreur tous les 28 ans en moyenne. Comme la durée de vie d’un smartphone est largement inférieure, il est donc très peu probable qu’un appareil soit impacté par ce phénomène. Mais le risque augmente si le système est grand en taille, ou s’il évolue en haute altitude.
Ainsi, un datacenter peut subir une interruption opérationnelle toutes les 17 heures à cause des rayons cosmiques. Le PC portable d’un homme d’affaire dans un vol intercontinental peut être soumis à une erreur de mémoire toutes les 5 heures. En 2008, un avion Qantus volant de Singapour vers l’Australie a été frappé par un flot de particules tellement néfaste qu’il a désactivé l’autopilote. L’aéronef a décroché subitement de 200 mètres, provoquant frayeur et hématomes chez les passagers.
Cette vulnérabilité aux rayons cosmiques ne cesse d’augmenter, notamment parce que les transistors sont de plus en plus petits et de plus en plus nombreux. Plus leur taille de gravure est fine (16 nm actuellement), plus leurs niveaux de charge sont faibles. Ils seront alors plus facilement modifiables par des particules qui se trouvent placées sur leur chemin. Par ailleurs, la multiplication des circuits intégrés dans les systèmes augmente mathématiquement la taille de la cible, et donc la probabilité d’être touché.
La solution : corriger les erreurs
Heureusement, ce problème est d’ores et déjà pris en compte par les ingénieurs, en tous cas au niveau des systèmes professionnels. Ces derniers intègrent généralement des dispositifs de correction d’erreurs qui réduisent considérablement le risque d’impact. La NASA, par exemple, triple ses circuits intégrés et ne retient que les résultats majoritaires. « La probabilité que le même SEU ait lieu sur deux circuits intégrés en même temps est extrêmement faible. Donc si deux circuits produisent le même résultat, cela devrait être correct », souligne Bharat Bhuva.
Si le secteur professionnel semble bien préparé, ce n’est pas le cas du secteur grand public où le problème lié aux rayons cosmiques n’est pas vraiment pris en compte. Le particulier qui souhaite protéger ses équipements électroniques de la prochaine tempête solaire ne pourra pas faire grand-chose… à part de les placer dans un bunker avec des murs de béton épais de 3 mètres.
Source: Université Vanderbilt
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