Vabablogi #2 Belgia valimiste müsteerium

Müsteerium Schaerbeekis

Aasta on 2003 ning Belgias on toimumas parlamendivalimised. Hääletajatel on võimalus valida kas käsitsi või arvutiga. Arvutiga hääletades pidi sisestama magneetilise kaardi arvutisse ning seejärel tegema oma valiku. Valikut kinnitades salvestatakse hääl arvutisse kui ka kaardile, mis hoitakse alles tagavaraks.

Hääli kokkulugedes pandi aga tähele iseärasust. Matemaatiliste mudelite järgi sai üks kandidaat rohkem hääli kui ta oleks pidanud. Tulemust uuesti kontrollides selgus, et see ei sobitunud kuidagi ülejäänud andmetega.

Esialgu võis kahtlustada tavalisi põhjuseid: inimlikku eksimust, tarkvaraviga või pettust. Kuid korduskontroll ei viidanud ühelegi neist. Kõik muu näis klappivat, aga üks number oli endiselt paigast ära, Maria Vindelvogeli saadud hääled.

Sai kontrollitud tarkvara ja riistvara, kuid seda viga ei suudetud korrata. Selle müsteerilise probleemi suurim vihje peitus aga arvus, mille võrra oli Maria saanud liiga palju hääli: 4096.

Miks just 4096?

4096 reedab, et tegu ei pruukinud olla juhusliku veaga. Kuna arvud hoitakse mälus bittidena, on igal bitil oma kindel kaal. Kui häälte arvu hoidvas väärtuses muutus 12. bitt, lisandus tulemusele täpselt 4096.

 

16-bitise arvu tabel koos 12. biti muutuse illustratsiooniga. Koostatud ChatGPT abil.

Kuidas bitt ise muutuda saab?

Selle võimalik seletus on SEU (single-event upset) ehk olukord, kus arvuti mälus oleva biti väärtus muutub välise füüsilise mõju tõttu. Kui suure energiaga osake tabab mäluelementi, võib see olekut häirida ning toimuda bit-flip.

Sellised osakesed võivad pärineda kosmilisest kiirgusest. Maa atmosfäär püüab suure osa sellest kinni, kuid kokkupõrgetes tekivad sekundaarsed osakesed, millest osa jõuab ka maapinnani. Enamasti ei juhtu sellest midagi märgatavat, aga harva võib tabamus sattuda täpselt valesse kohta valel vajal.

Belgia juhtumi puhul ei tõestatud kosmilise kiirguse põhjustatud SEU-d otseselt, kuid see jäi üheks tõenäolisemaks seletuseks, tarkvara- ega riistvaraviga ei suudetud korrata ning 4096 häälene erinevus viitas ühe konkreetse biti muutumisele. Sarnaseid bit-flip’i seletusi on pakutud ka mujal, näiteks ühes Super Mario 64 speedrun’i juhtumis, kus mängutegelase kõrgus muutus ootamatult ning ühe võimalusena pakuti z-telje väärtuse bit-flip’i. Samamoodi võivad harvad ja raskesti korratavad arvuti kokkujooksmised või blue screen’id olla teoreetiliselt seotud bit-flip’iga, kuigi praktikas on põhjuseks ilmselt midagi muud. 

Just selliste nähtustega tuli arvestada ka Apollo missioonidel, kus kiirgus ei olnud enam haruldane taustamüra, sellest lähemalt aga järgmises blogis.

 

Allikad:

Paramita Mallick
Assistant Professor
Department of Physics
Basirhat College, How Cosmic Ray Influenced an Election: https://scotopia.in/journal/journalbkend/paper_list/v-4-i-1(1).pdf

Antonio Nappa
Christopher Hobbs
Andrea Lanzi, A Glimpse on Radioactive Soft-Error Consequences on Classical and Quantum Computations: https://arxiv.org/pdf/2105.05103

Veritasium, The Universe is Hostile to Computers: https://www.youtube.com/watch?v=AaZ_RSt0KP8