宇宙线攻击

编译 滕慧月

计票电脑突然出错、普通玩家突然表现非凡、飞机突然下坠……原因竟然都可能与它有关。

多出的选票

计算机内部的数制是二进制

2003 年5 月18 日，比利时举行四年一度的联邦议会选举。在所有选民中，有近一半的人领到了投票专用磁卡。他们将自己的选择录入磁卡，计票人员再用计算机读取每张磁卡中的数据。当日深夜，工作人员在完成某地区的选票统计后，发现结果不太对劲——维得佛加是一位没什么名气的候选人，而她的得票数却超过了理论上限。于是工作人员取出所有磁卡，一张张重新计票。在这一次的计票结果中，维得佛加比之前少了4096 票。到底是哪里出了问题呢？

为了找到计票故障的源头，工作人员请来计算机专家，对硬件和软件做了大量测试，却仍然毫无头绪，甚至无法重现和第一次相同的计票结果。就在大家百思不得其解的时候，有人从4096 这个数字中发现了疑点。

地球时刻受到宇宙线的攻击

众所周知，计算机内部的数制是二进制，元件接通代表“1”，断开则代表“0”。例如，某处有三个元件，它们分别代表从高到低的三位数，其在电路中的状态分别是接通、断开、断开。那么，此时这三个元件所反映的二进制数就是100，转换成十进制数则是4（1×22+0×21+0×20）。计算机的运算结果之所以可靠，是因为晶体管的状态只有在接受人的操作后才会转变。

4096 这个数的特殊之处在于，它恰好是2 的12 次方！这意味着，维得佛加额外获得4096 票很可能是因为第13 位元件状态意外地由“0”变为了“1”。如果这次计错票的事件真的是由元件状态变化导致的，那么是“谁”进行了这项操作呢？更奇怪的是，比利时官方在调查时发现，英特尔公司早在几十年前就出具过类似问题的报告。

1978 年，英特尔公司报告称，其研发的一款半导体存储器上的“1”有时会莫名其妙地自动归“0”。通过调查，英特尔公司将问题源头锁定在用于封装芯片的半导体陶瓷上。20 世纪70 年代，在热火朝天的半导体市场环境中，在美国科罗拉多州的格林河沿岸也建立起一家半导体制造厂，该厂在成立不久后便成了英特尔公司的供应商。然而，该厂错误地将厂址定在了一家铀矿厂的下游。放射性原子顺着河流来到制造半导体的流水线上，最终混入英特尔公司的产品中。调查这一事件的科学家指出，即便半导体陶瓷中只存在极微量的铀原子和钍原子，也能够发射出足量的高能粒子影响元件的工作状态。

英特尔事件发生后，芯片制造行业将严控放射性物质污染列为生产的重中之重。因此，比利时大选发生计票错误不太可能是因为计算机元件本身含有放射性原子。也就是说，罪魁祸首很可能是环境中的辐射。

当时，人们已经发现了宇宙线的存在。宇宙线是来自外太空的高能粒子，有的来自太阳，有的则来自更遥远的宇宙空间，甚至黑洞。这些宇宙粒子可不好惹，原因在于：首先，它们带电，这意味着它们可能会攻击我们的DNA，甚至导致不可控制的复制错误，并最终引发癌症；其次，它们速度极快，可以四处乱窜，无差别攻击每一个物体。基于以上认识，比利时计票事件的调查人员怀疑正是某个宇宙粒子击中了计票计算机中的元件，让第13位数从“0”翻转为“1”，导致计算机多计了4096 张选票。

“跳”上天花板

游戏角色跳到了游戏界面的天花板上

有了比利时计票事件的先例，人们陆续将很多难以解释的计算机状态突变事件归因于宇宙线。

2013 年的一天，一位游戏玩家正在接受超级马里奥游戏官方发起的快速通关挑战。他操作平常，游戏水平毫不引人注目。然而，在某个关卡，他操纵的角色突然跳到了游戏界面的天花板上，这里畅通无阻，没有设置任何游戏障碍，这为他节省了不少通关时间。当时，很多人都以为他在无意间触发了新的游戏漏洞。然而，游戏官方却怎么也找不出可能出错的游戏代码，遂悬赏1000美元，奖励能够重现这一操作的玩家。直到今天，这则悬赏令也无人揭榜。不过，有人从另一角度入手实现了这一效果——正常情况下，游戏角色所处高度的坐标表示为“11000101”，若把最后一位翻转成“0”，就能让游戏角色恰好处在界面中天花板的高度上。这种解释目前被官方和玩家广为接受，而导致坐标改变的始作俑者则很有可能是宇宙线。

飞机的“脑子”凌乱了

虽然超级马里奥游戏中飞上天花板的事件至今只发生过一次，但宇宙线造成的原件状态变化其实并不少见。很多人都遭遇过电脑无端蓝屏，事后却找不出任何原因，这种情况就疑似宇宙线的“所作所为”。如今，芯片制造商开发出了许多方法来减少宇宙线的干扰，比如赋予内存条检查和纠正错误的能力。然而，技术的进步并不能完全避免宇宙线的影响。

在飞机上比在地表遭受宇宙线攻击的可能性更大

科学家建立的宇宙线实验装置

2008 年10 月7 日，一架空客A330 从新加坡起飞。仅仅过了三个小时，飞机就突然开始压下机头，在20 秒内下坠了近200 米。期间，机内人员承受了巨大的加速度，有的人甚至被甩出了座位。最终，飞机在沿途的机场紧急降落。后来的调查显示，故障似乎出现在记录飞行数据的器件上。当时，计算机疑似误将器件中的高度数据当成迎角数据，进而认为飞机在失速，于是降下机头。调查人员分析了软件漏洞、软件损坏、硬件故障和物理环境等一系列可能的原因，但这些原因都一一被排除了。这起事件的祸首也许是高空中的一个高能带电宇宙粒子，它击中了CPU 模块里的集成电路，随后消失无踪。

上述事件中的空客A330 是在1992 年建造的，建造当初并没有具体的规定要求设计飞机时必须考虑宇宙线的影响。但在航天器领域，这类规定从一开始就已制定。航天器一般配备多台电脑同时控制飞行系统，如果其中一台电脑出现故障，另外几台就会接管它的工作。航天领域之所以如此重视这类规定，是因为太空中的宇宙线密度和能量都远大于地球表面。在美国一次为期五天的航天任务中，陆续出现了161 次元件状态改变的情况。太空中宇宙线的能量之大，甚至能凭肉眼却“看”到。据一名航天员亲述，有好几次他已经上床闭眼，准备进入梦乡，但片刻之后紧闭的眼睛却“看”见了闪光。这种闪光是质量较大的宇宙粒子穿过眼球或感光神经导致的。