Fantomske računarske greške prizemljuju avione i ‘glasaju’ na izborima

U današnjem svetu, koji je velikim delom kompjuterizovan, kvarovi računarske opreme ili softverski problemi mogu uticati na red letenja aviona, snabdevanje električnom energijom ili nedostupnost igrica ili emaila. A šta se dešava kada na neke računarske greške ne možemo uopšte uticati?

Procenjuje se da je širom sveta u ovom trenutku aktivno oko 2,3 milijarde računara, ne računajući smartfone, tablete i druge pametne uređaje povezane na internet. U svetu ukupno ima više od pet milijardi uređaja koji su povezani na internet ili računarske mreže, a sve češće internet konekciju imamo i u automobilima, pametnim satovima, TV uređajima, raznim industrijskim mašinama, pa čak i frižiderima.

Ovaj ‘internet stvari’ (Internet of Things, IoT) će se u bliskoj budućnosti još više širiti, budući da se u narednoj deceniji očekuje rast proizvodnje i prodaje računara, smartfona i pametnih displeja za čak 27 odsto. Prošle godine je u svetu prodato računarske opreme za čak 323,45 milijardi dolara, dok se ove godine očekuje da ta cifra bude oko 380 milijardi.

Procesori postoje već 50 godina

Svaki uređaj povezan na internet sadrži neku vrstu procesora i memorije, popularno nazvanim čipovima. Uz glavni procesor, tu su obično i razni kontrolerski čipovi, koji upravljaju radom memorije, grafike i zvuka.

Prvi procesori u današnjem obliku su proizvedeni početkom ‘70-ih godina. Oni su bili načinjeni u tehnologiji „MOS-tranzistora“. Kasnije će unapređena MOS-FET tehnologija omogućiti proizvodnju čipova sa velikim brojem tranzistora, u procesu koji se zove „pakovanje“ (IC Packaging).

Sistem sastavljen od jedinica i nula se zove binarni sistem i koristi se od početka savremenog računarstva, pa sve do danas.

Da bi se informacija zabeležila ili obradila unutar samih čipova, potreban je električni napon, koji može biti prisutan, što se beleži kao 1, ili ugašen, što se beleži kao 0. Ovaj sistem sastavljen od jedinica i nula se zove binarni sistem i koristi se od početka savremenog računarstva, pa sve do danas.

Prvi kućni računari su se razlikovali po količini bitova (nula i jedinica) koje procesor može da obradi, pa smo imali 8-bitne, 16-bitne i 32-bitne procesore, tj. računare. Neki od najpopularnijih kućnih računara, poput Amiga i Atari računara, i Sega Mega Drive konzola za igrice, bili su 16-bitni. Kasnije će, nakon masovnog usvajanja PC računara, većina njih biti 32-bitno, a u novije vreme i 64-bitno. Današnji procesori u računarima i smartfonima su uglavnom 64-bitni.

Kosmički zraci i zemaljski problemi

Sredinom ’70-ih, naučnici u kompaniji Intel, koja je bila jedna od prvih koja je masovno proizvodila čipove, primetili su veoma čudnu pojavu. Naime, procesor i memorija bi obrađivali više podataka nego što je korisnik uneo putem tastature. Ovi „podaci viška“ su se pojavljivali i prilikom zapisa na magnetne diskove. Naučnici su prvo mislili da je reč o grešci u proizvodnji procesora, te da ima kvara u samom električnom kolu. Ipak, promenili su nekoliko desetina procesora 4004 i 8008, i svi su pokazivali istu grešku.

Jedan od fizičara koji je radio na projektu je ubrzo došao do rešenja – u pitanju su kosmički zraci. Keramičko kućište procesora je bilo slabo i moglo je da propusti razne vrste elektromagnetnog zračenja, koje bi uticalo na električno kolo unutar čipa i dovodilo do grešaka.

Kosmički zraci ili kosmičko zračenje slobodnim česticama je fenomen poznat još od 19. veka, a u zvaničnu nauku su ga uveli Pierre i Maria Curie, naučnici koji su se najviše bavili istraživanjima radioaktivnosti.

Ti zraci, tj. čestice visoke energije svakog dana „zasipaju“ planetu, a dolaze kako sa našeg Sunca, tako i iz udaljenog svemira. Ljude i živi svet od ovakvih čestica štiti i atmosfera oko planete kao i samo magnetno polje Zemlje, koje „skreće“ ove čestice dalje u svemir. Ipak ogroman broj njih ipak uspe da se probije. Iako direktno ne utiču na ljude, mogu da utiču na električne uređaje i računare. Da bi se ovo izbeglo, današnji procesori se prave od kombinacije nekoliko materijala koji su otporni na ovakve vrste zračenja. Takođe, i druge komponente koje se koriste u izradi računara (Surface Mounted Devices, SMD) su tako dizajnirane da budu što manje podložne ovim zracima.

Postoje posebni softveri koji ‘paze’ na rad procesora i ispravljaju greške u radu.

IT stručnjak Dejan Tomić kaže da se u velikim računarskim sistemima ovakve greške dešavaju svakog dana.

„U velikim serverima, koji imaju hiljade procesora i memorijskih čipova, ovakve nasumične greške, poznate i kao RE2 ili SEU greške, mogu uticati na podatke korisnika, kao i na njihov gubitak. Iako su one prilično retke, neki veliki data centri beleže i 50-ak dnevno“, navodi Tomić.

Da bi se ovo sprečilo, dodaje, postoje posebni softveri koji „paze“ na rad procesora i ispravljaju greške u radu. Takođe, postoji i memorija koja se „sama ispravlja“, tzv. ECC RAM.

„I u velikim kompanijama, koje upravljaju hiljadama računara u proizvodnji ili radnim stanicama, ne mogu se isključiti ovakve SEU greške, te se podaci redovno pohranjuju i čuvaju na nekoliko mesta, kako bi se mogućnost njihovog gubitka ili korumpiranosti svela na minimum“, objašnjava Tomić.

Zračenje i iz drugih izvora

Ovakvo zračenje ne dolazi samo iz svemira. Naime, sve je više velikih trafo stanica, dalekovoda, raznih tornjeva za mobilnu telefoniju kao i za bežični internet. Svi oni, po definiciji, emituju elektromagnetno zračenje, a u nekim slučajevima i izuzetno visokog magnetnog fluksa, što znači da sadrže i veliku količinu energije. Upravo zbog ovoga je u zdravstvenim ustanovama strogo zabranjeno unošenje telefona ili električnih uređaja blizu odeljenja za magnetnu rezonancu ili digitalnih rentgen aparata.

RE2 računarske greške nisu retke – stručnjaci procenjuju da se na dnevnom nivou desi oko 3.400 ovakvih grešaka, koje utiču i na rad interneta, kao i na sisteme i proizvodnju u kompanijama. Često se dešava i da su neke online usluge, poput emaila, pristupa raznim bazama podataka i sajtovima nedostupne – razlog su upravo ovakve RE2 greške.

Velike kompanije poput Microsofta, Googlea, Facebooka i drugih imaju kopije podataka korisnika, koje se u slučaju SEU i RE2 grešaka koriste, ali njihova upotreba i kopiranje zahtevaju dosta vremena.

Srđan Tasić, IT stručnjak, kaže da i hakeri mogu iskoristiti ovakve greške u velikim sistemima. Prema njegovim rečima, “tokom godina su razne hakerske grupe primetile da su zbog SEU i RE2 grešaka veliki provajderi interneta, sajtovi za kupovinu na internetu ili web adrese državnih institucija ‘van snage’ i po nekoliko dana, te su razvili posebne softvere koji to iskorišćavaju”.

“Takav sistem se naziva ‘bitsquatting’, gde se zahtevi prema legitimnom sajtu na internetu preusmeravaju na sajt sličnog imena, ali u vlasništvu hakera, te na taj način mogu ukrasti privatne podatke korisnika ili podatke sa raznih onlajn naloga. Zato je uvek potrebno dobro paziti koje adrese na internetu posećujemo i nikada ne treba kliknuti na sumnjive linkove, naročito ako nam oni stignu na email nalog”, objašnjava Tasić. 

Što veća visina, to veće zračenje

Još početkom ’80-ih, suočeni sa tadašnjim dizajnom procesora i računara, inženjeri u avio i svemirskoj industriji su uveli pravila o korišćenju računara koji upravljaju letelicama. Na većim visinama, drastično se povećava količina zračenja (zbog toga piloti mogu da lete samo određeni broj sati).

Američki Space Shutlle imao je čak četiri ista računara. Ako bi jedan otkazao, ostala tri bi nastavila da rade nesmetano.

Slično, i računari koji upravljaju avionima – a najnovije letelice su gotovo u potpunosti kompjuterizovane – moraju ispuniti stroge standarde, te biti u kućištima od aluminijuma i magnezijuma. Ovaj problem je još izraženiji u svemirskim letelicama, jer u orbiti Zemlje gotovo da i nema zaštite od kosmičkih zraka. Tako je američka svemirska letelica Space Shutlle imala čak četiri ista računara, te ako bi jedan otkazao, ostala tri bi nastavila da rade nesmetano.

Taj problem je bio i jedna od skoro nepremostivih prepreka tokom Apollo svemirskog programa ’60-ih. Budući da je na Mesecu količina kosmičkih zraka desetak puta veća nego na Zemlji, računar koji je spustio astronaute, Apollo Guidance Computer (AGC) je bio postavljen u kućištu od debelog bakra i duboko unutar svemirske letelice. Kako bi se isključila svaka mogućnost greške, AGC kompjuter je mogao da obavlja samo jednu instrukciju u bilo kom trenutku.

Kosmički zraci i belgijski izbori

RE2 ili SEU greške se javljaju i na berzama, budući da i njihov rad gotovo u potpunosti zavisi od računara. Smatra se da je nekoliko velikih rasta vrednosti akcija 1998. i 2004. godine na Japanskoj berzi bio usled SEU računarske greške.

Takođe, pre nekoliko godina, vrednost Bitcoin digitalne valute je preko noći skočila na 80.000 dolara, iako je potražnja bila relativno mala. Bitcoin inače „kreiraju“ velike računarske mreže u procesu koji se naziva ‘rudarenje’ (mining).

Možda i najpoznatiji slučaj SEU greške, dogodio se na izborima u Belgiji 2003. godine.

Nakon brojanja glasova na izborima u Belgiji, jedna kandidatkinja je imala neobično veliki broj glasova – čak i veći od broja upisanih birača.

U okrugu Schaerbeek su održavani izbori za poslanike u belgijskom parlamentu, za šta su po prvi put bile korišćene kompjuterizovane glasačke mašine. Birači bi odabrali svoje kandidate na računaru, a nakon toga bi dobili i odštampani listić, koji bi ubacili u glasačke kutije, kako bi se osigurao izborni proces. Ipak, nakon brojanja glasova, jedna od kandidatkinja, Maria Vindevoghel je imala neobično veliki broj glasova – čak i veći od broja upisanih birača.

Kada su prebrojani glasački listići bilo je jasno da je u pitanju računarska greška. Međutim, računar na glasačkom mestu je radio savršeno, kao i sam softver za glasanje, a nije bilo problema ni sa brojem glasova drugih kandidata. Jedan od lokalnih stručnjaka je shvatio da je u pitanju SEU greška – broj glasova je bio veći za tačno 4.096, što je zapravo broj bitova koji se koristi prilikom upisa u memoriju računara.

Na ponovljenom glasanju, Maria Vindevoghel je opet pobedila, ali se ovaj put glasalo – samo na papiru.