B1 · 第2集 · 5:21
太空中的比特翻转之谜
本集讲解二进制加法原理，并揭示宇宙辐射如何导致计算机比特翻转，进而引发航天器故障。
来源：Qu'est-ce que Tu GEEKes ? · 许可：CC BY-SA 4.0
字幕
On fait la même chose sur les chiffres suivants.
接下来的数字也做同样的操作。
Pour la troisième colonne, on a 1 plus 1 et en binaire ça ne peut pas faire 2
第三列，我们有1加1，而二进制中不能等于2，
puisque Deux n'existe pas.
因为数字2并不存在。
Comme on l'a vu dans la table tout à l'heure, ça fait un zéro.
正如刚才的表格所示，结果是0。
On place le zéro dans le résultat et le un en retenue dans la colonne suivante.
我们将0写在结果中，把1作为进位写到下一列。
On continue. Maintenant, on a 1 et la retenue qu'on vient de poser,
继续计算：现在我们有1，再加上刚进上来的1，
ce qui fait également 1 0.
结果同样是10。
On procède donc de la même façon que sur la colonne précédente.
因此，我们采用与上一列相同的方法。
On place le zéro dans les résultats,
把0写入结果，
on pose la retenue sur la colonne à gauche. Puis on effectue cela jusqu'à arriver au
把进位写到左边一列，然后一直这样操作，
bout du calcul.
直到算完全部位数。
Le résultat binaire 1 0 0 0 0 0 converti en décimal
二进制结果100000转换为十进制，
donne effectivement 32.
确实等于32。
Merci Lali. Tout ça c'est très gentil, mais sous la forme de chiffres,
谢谢拉莉！这些都很贴心，但单靠数字形式，
ça ne permet pas à un ordinateur de faire quoi que ce soit.
计算机什么也做不了。
Oui, effectivement.
是的，确实如此。
Un ordinateur utilise de l'électricité pour fonctionner,
计算机依靠电力运行，
et c'est ça qu'on va utiliser pour représenter des zéros et des uns.
我们正要用电力来表示0和1。
Très grossièrement, zéro sera l'absence d'électricité et un sa présence.
粗略地说，0代表断电，1代表通电。
Et pour revenir à nos histoires spatiales,
再回到我们的太空话题，
c'est justement le côté électrique de tout ça qui va poser un problème.
恰恰是这种电力特性会带来问题。
Contrairement à ce qu'on peut penser, l'espace est loin d'être vide.
与人们通常认为的不同，太空远非空无一物。
Parmi les choses qui se passent là- haut,
在太空中发生的诸多现象中，
il y a un grand nombre d'objets qui émettent ce qu'on appelle des radiations.
有大量物体发出我们所说的‘辐射’。
Vous allez parler de radiations dans l'espace,
你要讲太空中的辐射？
c'est un peu mon domaine ça l'espace. Vous comptiez quand même pas faire cet épisode
这可是我的专长领域啊！你该不会打算做这一期节目，
sans moi? Salut Sébastien, on s'est un peu renseigné sur le sujet donc normalement
却不叫上我吧？你好，塞巴斯蒂安！我们已稍微查过资料，所以应该……
on devrait pas dire trop de bêtises.
不会说太多外行话。
Alors ce qu'on fait c'est que tu restes dans un coin et tu nous dis si jamais on
那么，我们的做法是，你待在一边，
fait des erreurs.
随时指出我们有没有出错。
Donc, je disais que dans l'espace, il y a des radiations,
我刚才提到，在太空中存在辐射，
émises par différents objets.
由各种天体发出。
Ces radiations, on les appelle aussi des rayonnements.
这些辐射也被称为射线。
Certains objets, comme le Soleil, en émettent énormément.
有些天体，比如太阳，会发射大量辐射。
Oui. Bon, ok Sébastien, présente-
对。好，好的，塞巴斯蒂安，
nous les radiations dans l'espace s'il te plaît.
请为我们介绍一下太空中的辐射。
Ah, merci. Nous disions donc, les étoiles, comme le Soleil,
啊，谢谢！我们刚才说到，恒星——比如太阳——
sont une source importante de tout un tas de rayonnements plus ou moins
是多种辐射的重要来源，
énergétiques, des ondes qui se déplacent dans le vide à la vitesse de la lumière.
这些辐射能量高低不一，是以光速在真空中传播的电磁波。
La lumière visible, celle qu'on peut voir avec nos yeux,
人眼可见的光，
ne constitue qu'une minuscule fraction des rayonnements possibles.
只占所有可能辐射中极小的一部分。
Dans cette liste, on trouve aussi les ondes radio, les infrarouges,
这个谱系中还包括无线电波、红外线，
les rayons UV, mais aussi les rayons X et les rayons gamma.
还有紫外线、X射线以及伽马射线。
Malheureusement, dans la vraie vie, les rayons gamma, ça change pas les gens,
可惜现实中，伽马射线可不会把人变成绿巨人，
Hulk, ça les tue.
而是会致人死亡。
Dans l'espace, on peut aussi trouver ce qu'on appelle des rayons cosmiques.
太空中还存在所谓宇宙射线。
Ce sont des noyaux d'atomes et autres particules de hautes énergies,
它们是高能原子核及其他粒子，
comme des protons ou des électrons,
比如质子或电子，
qui se baladent à grande vitesse dans le cosmos. Ces rayons cosmiques,
以极高速度在宇宙中穿行。这些宇宙射线，
ils proviennent d'un peu partout.
来源十分广泛。
Le Soleil en produit, mais aussi d'autres processus comme les explosions d'étoiles.
太阳会产生，其他过程也会产生，比如恒星爆炸。
Certains de ces rayonnements sont si énergétiques qu'ils peuvent arracher des
某些辐射能量极高，
électrons à leurs atomes d'origine.
足以将电子从其原子中剥离出来。
On les appelle alors des rayonnements ionisants.
人们因此称它们为电离辐射。
Et évidemment, plus ces rayonnements ionisants sont chargés en énergie,
显然，这些电离辐射的能量越强，
et plus ils sont dangereux pour des êtres vivants.
对生物体的危害就越大。
Sur Terre, on a la chance d'avoir un double bouclier: notre
在地球上，我们有幸拥有双重防护：我们的
atmosphère, qui absorbe les rayonnements ionisants, et la magnétosphère,
大气层能吸收电离辐射，还有磁层——
notre bouclier magnétique, qui dévie une grande partie des particules de hautes
即我们的磁场屏障，它能偏转大量高能粒子，
énergies. Sans eux, la vie sur Terre aurait eu beaucoup plus de mal à quitter les
没有这两者，生命将更难离开海洋，
océans, notamment parce que les rayons UV et les rayons cosmiques de hautes énergies
尤其是因为高能紫外线和宇宙射线，
ont tendance à endommager les molécules d'ADN.
容易损伤DNA分子。
D'ailleurs, ça me fait penser qu'il y a pas mal d'objets dans qui émettent
啊，这让我想到，宇宙中其实有不少天体
énormément de rayons gamma, genre la collision des étoiles à neutrons,
会释放出大量伽马射线，比如中子星碰撞，
la formation de trous noirs stellaires.
或恒星级黑洞的形成。
Hey! Eh oh, on ne pirate pas les IA comme ça!
嘿！喂，可不能这样黑人工智能啊！
Je reviendrai.
我还会回来的。
Ah, quand même!
啊，总算来了！
Je vais pas me laisser faire par de vulgaires humains.
我可不会任由一群普通人类摆布。
En plus, on est censés parler d'informatique et pas déblatérer des heures sur
再说了，我们本该聊的是计算机科学，
l'astrophysique.
而不是滔滔不绝地讲几个小时天体物理学。
Et puis ça explique même pas ce que ça fait sur mes congénères.
而且这也根本没解释清楚，它对我同类的影响是什么。
Effectivement, ces rayonnements ne sont pas nocifs que pour les humains,
确实，这类辐射不仅危害人类，
les machines en subissent aussi les conséquences.
机器也会受到其影响。
Quand elles frappent un ordinateur dans l'espace,
当它们击中太空中的计算机时，
elles peuvent altérer les courants électriques en provoquant l'ionisation de
可能通过使某些部件电离，干扰内部电流，
certains composants de la machine et potentiellement transformer des zéros en un et
甚至可能把‘0’变成‘1’，
vice et versa.
反之亦然。
On appelle ça le flip bit,
这被称为‘翻转位’，
le bit retourné en traduction littérale.
字面意思是‘被翻转的位’。
Imaginons qu'un module de réparation avec un ordinateur embarqué doit entrer en
假设一个配备嵌入式计算机的维修模块
contact avec un satellite artificiel pour venir le réparer.
需要与一颗人造卫星对接以进行维修。
Évidemment, pour manœuvrer, il faut que le module décélère pour éviter de foncer sur
显然，为完成机动操作，该模块必须减速，
le satellite. L'ordinateur du module est censé contrôler la manœuvre
以免撞上卫星。模块的计算机
automatiquement, et pour ce faire,
本应自动控制这一操作，而为此，
notre addition de tout à l'heure est nécessaire. Normalement,
刚才我们做的加法运算就必不可少。通常情况下，
ce calcul lui permet de le faire sans problème.
这个计算能毫无问题地完成该任务。
La vie montre- nous l'effet d'un flip bit sur l'addition.
现实生活向我们展示了翻转位对加法运算的影响。
Changeons un bit.
我们来改变其中一位。
Maintenant, ce qui était un 4 est devenu un 68.
现在，原本是4的数变成了68。
Donc la somme devient 96 à la place du résultat attendu 32.
因此，总和变为96，而非预期的32。
Cette augmentation de la valeur de la vitesse du module crée donc une différence
这种模块速度数值的增大
importante avec sa vitesse réelle.
便与其实际速度产生了巨大差异。
Pour s'adapter à ces nouvelles données, le module va alors fortement accélérer,
为适应这些新数据，模块便会大幅加速，
ce qui provoquera une collision des deux appareils.
从而导致两台设备相撞。
Le flip bit est la conséquence la moins importante,
翻转位看似影响最小，
mais elle peut aussi provoquer des réinitialisations de certains composants,
但它也可能引发某些部件重启，
voire même sa destruction.
甚至导致其彻底损毁。
Du coup, vous vous demandez peut- être comment on fait pour protéger les machines
于是你或许会问：我们该如何保护机器免受这类问题影响？
contre ça? Pour cela, il y a plusieurs méthodes.
对此，有多种防护方法。