B1 · Episode 2 · 5:21
The Space Bit-Flip Mystery
This episode explains binary addition and reveals how cosmic radiation in space can flip bits in spacecraft computers—altering calculations, causing navigation errors, and even leading to collisions or system failures.
Source：Qu'est-ce que Tu GEEKes ? · License：CC BY-SA 4.0
Transcript
On fait la même chose sur les chiffres suivants.
We do the same thing with the following digits.
Pour la troisième colonne, on a 1 plus 1 et en binaire ça ne peut pas faire 2
For the third column, we have 1 plus 1—and in binary, that cannot equal 2,
puisque Deux n'existe pas.
since the number two doesn’t exist.
Comme on l'a vu dans la table tout à l'heure, ça fait un zéro.
As we saw earlier in the table, it equals zero.
On place le zéro dans le résultat et le un en retenue dans la colonne suivante.
We place the zero in the result and carry the one to the next column.
On continue. Maintenant, on a 1 et la retenue qu'on vient de poser,
We continue: now we have 1, plus the carry we just added,
ce qui fait également 1 0.
which also gives us 10.
On procède donc de la même façon que sur la colonne précédente.
So we proceed the same way as for the previous column.
On place le zéro dans les résultats,
We place the zero in the result,
on pose la retenue sur la colonne à gauche. Puis on effectue cela jusqu'à arriver au
carry the one to the column on the left, and repeat this process,
bout du calcul.
until we reach the end of the calculation.
Le résultat binaire 1 0 0 0 0 0 converti en décimal
The binary result 100000, converted to decimal,
donne effectivement 32.
is indeed 32.
Merci Lali. Tout ça c'est très gentil, mais sous la forme de chiffres,
Thank you, Lali! That’s all very kind—but in digit form alone,
ça ne permet pas à un ordinateur de faire quoi que ce soit.
a computer can’t do anything.
Oui, effectivement.
Yes, exactly.
Un ordinateur utilise de l'électricité pour fonctionner,
Computers run on electricity,
et c'est ça qu'on va utiliser pour représenter des zéros et des uns.
and that’s what we’ll use to represent zeros and ones.
Très grossièrement, zéro sera l'absence d'électricité et un sa présence.
Roughly speaking, zero means no electricity, and one means electricity is present.
Et pour revenir à nos histoires spatiales,
And returning to our space topic,
c'est justement le côté électrique de tout ça qui va poser un problème.
it’s precisely this electrical aspect that will cause a problem.
Contrairement à ce qu'on peut penser, l'espace est loin d'être vide.
Contrary to common belief, outer space is far from empty.
Parmi les choses qui se passent là- haut,
Among the many things happening up there,
il y a un grand nombre d'objets qui émettent ce qu'on appelle des radiations.
many objects emit what we call ‘radiation’.
Vous allez parler de radiations dans l'espace,
You’re going to talk about radiation in space?
c'est un peu mon domaine ça l'espace. Vous comptiez quand même pas faire cet épisode
That’s actually my specialty! You weren’t planning to make this episode,
sans moi? Salut Sébastien, on s'est un peu renseigné sur le sujet donc normalement
without inviting me? Hi, Sébastien! We’ve done some research on the topic, so hopefully…
on devrait pas dire trop de bêtises.
we won’t say too many silly things.
Alors ce qu'on fait c'est que tu restes dans un coin et tu nous dis si jamais on
So, what we’ll do is you stay off to the side,
fait des erreurs.
and tell us right away if we make any mistakes.
Donc, je disais que dans l'espace, il y a des radiations,
I was saying that in space, there’s radiation,
émises par différents objets.
emitted by various celestial objects.
Ces radiations, on les appelle aussi des rayonnements.
We also call this radiation ‘radiation’ or ‘rays’.
Certains objets, comme le Soleil, en émettent énormément.
Some objects—like the Sun—emit enormous amounts of it.
Oui. Bon, ok Sébastien, présente-
Yes. Okay, okay, Sébastien,
nous les radiations dans l'espace s'il te plaît.
please introduce us to radiation in space.
Ah, merci. Nous disions donc, les étoiles, comme le Soleil,
Ah, thanks! So as we said, stars—like the Sun—
sont une source importante de tout un tas de rayonnements plus ou moins
are an important source of many kinds of radiation,
énergétiques, des ondes qui se déplacent dans le vide à la vitesse de la lumière.
with varying energy levels—electromagnetic waves traveling through vacuum at light speed.
La lumière visible, celle qu'on peut voir avec nos yeux,
Visible light—the kind our eyes can see—
ne constitue qu'une minuscule fraction des rayonnements possibles.
makes up only a tiny fraction of all possible radiation.
Dans cette liste, on trouve aussi les ondes radio, les infrarouges,
This spectrum also includes radio waves and infrared rays,
les rayons UV, mais aussi les rayons X et les rayons gamma.
as well as ultraviolet (UV) rays, X-rays, and gamma rays.
Malheureusement, dans la vraie vie, les rayons gamma, ça change pas les gens,
Unfortunately, in real life, gamma rays don’t turn people into the Hulk,
Hulk, ça les tue.
they kill them.
Dans l'espace, on peut aussi trouver ce qu'on appelle des rayons cosmiques.
In space, we also find what we call cosmic rays.
Ce sont des noyaux d'atomes et autres particules de hautes énergies,
These are high-energy atomic nuclei and other particles,
comme des protons ou des électrons,
such as protons or electrons,
qui se baladent à grande vitesse dans le cosmos. Ces rayons cosmiques,
zooming across the cosmos at tremendous speeds. Cosmic rays,
ils proviennent d'un peu partout.
come from many different places.
Le Soleil en produit, mais aussi d'autres processus comme les explosions d'étoiles.
The Sun produces them—but so do other phenomena, like exploding stars.
Certains de ces rayonnements sont si énergétiques qu'ils peuvent arracher des
Some of these radiations are so energetic that
électrons à leurs atomes d'origine.
they can knock electrons right out of their atoms.
On les appelle alors des rayonnements ionisants.
They are thus called ionizing radiation.
Et évidemment, plus ces rayonnements ionisants sont chargés en énergie,
Obviously, the higher the energy of these ionizing radiations,
et plus ils sont dangereux pour des êtres vivants.
the more dangerous they are to living organisms.
Sur Terre, on a la chance d'avoir un double bouclier: notre
On Earth, we’re lucky to have a double shield: our
atmosphère, qui absorbe les rayonnements ionisants, et la magnétosphère,
atmosphere, which absorbs ionizing radiation, and the magnetosphere—
notre bouclier magnétique, qui dévie une grande partie des particules de hautes
our magnetic shield, which deflects a large portion of high-energy particles,
énergies. Sans eux, la vie sur Terre aurait eu beaucoup plus de mal à quitter les
Without them, life on Earth would have struggled far more to emerge from the oceans,
océans, notamment parce que les rayons UV et les rayons cosmiques de hautes énergies
especially because high-energy UV rays and cosmic rays
ont tendance à endommager les molécules d'ADN.
tend to damage DNA molecules.
D'ailleurs, ça me fait penser qu'il y a pas mal d'objets dans qui émettent
By the way, this reminds me that many objects in the universe
énormément de rayons gamma, genre la collision des étoiles à neutrons,
emit enormous amounts of gamma rays—such as neutron star collisions,
la formation de trous noirs stellaires.
or the formation of stellar black holes.
Hey! Eh oh, on ne pirate pas les IA comme ça!
Hey! Hey there—you can’t hack AIs like that!
Je reviendrai.
I’ll be back.
Ah, quand même!
Ah, finally!
Je vais pas me laisser faire par de vulgaires humains.
I won’t let mere humans push me around.
En plus, on est censés parler d'informatique et pas déblatérer des heures sur
Besides, we’re supposed to be talking about computer science,
l'astrophysique.
not rambling for hours about astrophysics.
Et puis ça explique même pas ce que ça fait sur mes congénères.
And anyway, it doesn’t even explain what effect it has on my fellow AIs.
Effectivement, ces rayonnements ne sont pas nocifs que pour les humains,
Indeed, these radiations are harmful not only to humans,
les machines en subissent aussi les conséquences.
but machines suffer their consequences too.
Quand elles frappent un ordinateur dans l'espace,
When they strike a computer in space,
elles peuvent altérer les courants électriques en provoquant l'ionisation de
they can disrupt electrical currents by ionizing certain components,
certains composants de la machine et potentiellement transformer des zéros en un et
potentially flipping zeros into ones,
vice et versa.
and vice versa.
On appelle ça le flip bit,
This is called the 'flip bit,'
le bit retourné en traduction littérale.
literally meaning 'the flipped bit.'
Imaginons qu'un module de réparation avec un ordinateur embarqué doit entrer en
Imagine a repair module equipped with an onboard computer
contact avec un satellite artificiel pour venir le réparer.
that must dock with an artificial satellite to repair it.
Évidemment, pour manœuvrer, il faut que le module décélère pour éviter de foncer sur
Obviously, to maneuver, the module must decelerate
le satellite. L'ordinateur du module est censé contrôler la manœuvre
to avoid colliding with the satellite. The module’s computer
automatiquement, et pour ce faire,
is supposed to control this maneuver automatically, and to do so,
notre addition de tout à l'heure est nécessaire. Normalement,
our earlier addition operation is essential. Normally,
ce calcul lui permet de le faire sans problème.
this calculation enables it to do so without any issue.
La vie montre- nous l'effet d'un flip bit sur l'addition.
Real life shows us the effect of a flip bit on addition.
Changeons un bit.
Let’s change one bit.
Maintenant, ce qui était un 4 est devenu un 68.
Now, what was 4 has become 68.
Donc la somme devient 96 à la place du résultat attendu 32.
So the sum becomes 96 instead of the expected result, 32.
Cette augmentation de la valeur de la vitesse du module crée donc une différence
This increase in the module’s speed value
importante avec sa vitesse réelle.
creates a significant discrepancy with its actual speed.
Pour s'adapter à ces nouvelles données, le module va alors fortement accélérer,
To adapt to these new data, the module will then accelerate sharply,
ce qui provoquera une collision des deux appareils.
causing a collision between the two devices.
Le flip bit est la conséquence la moins importante,
The flip bit may seem like the least serious consequence,
mais elle peut aussi provoquer des réinitialisations de certains composants,
yet it can also trigger restarts of certain components,
voire même sa destruction.
or even their complete destruction.
Du coup, vous vous demandez peut- être comment on fait pour protéger les machines
So you might wonder: How do we protect machines against this?
contre ça? Pour cela, il y a plusieurs méthodes.
For this, several methods exist.