B1 · 第3集 · 5:22
太空中的比特翻转之谜
本集讲解宇宙辐射如何导致航天计算机出错，以及工程师如何用硬件冗余、奇偶校验等技术应对。
来源：Qu'est-ce que Tu GEEKes ? · 许可：CC BY-SA 4.0
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La plus simple, c'est de créer un blindage autour des ordinateurs avec des matériaux
最简单的方法，是用防辐射材料
qui résistent aux radiations, comme le plomb par exemple.
例如铅，来包裹计算机。
Le seul problème avec cette méthode,
但这种方法有个问题：
c'est qu'elle alourdit la machine et ça nécessite plus d'énergie pour l'envoyer dans
它会增加机器重量，
l'espace. On peut aussi utiliser des solutions matérielles et logicielles.
从而需要更多能量才能把它送入太空。我们还可以采用硬件和软件相结合的解决方案。
Par exemple, on peut utiliser une redondance des données et des calculs.
例如，可以采用数据和计算冗余。
Chez SpaceX par exemple, trois processeurs différents effectuent les calculs
以SpaceX为例，三台不同的处理器
indépendamment, puis les résultats sont comparés entre eux.
各自独立完成计算，然后相互比对结果。
Si l'un d'eux.
如果其中一台
Une différence, par exemple à cause d'une altération due aux radiations,
因辐射干扰而出现偏差，
le processeur correspondant est redémarré et resynchronisé avec les autres.
对应的处理器就会重启，并与其他处理器重新同步。
Ça nous paraît pas trop difficile au vu de la taille ridicule d'un processeur
考虑到如今处理器体积微小，
aujourd'hui, mais au début de l'exploration spatiale,
但在航天探索初期，
la taille des machines n'avait rien à voir.
机器的体积却大不相同。
Mais nous reviendrons là- dessus dans une prochaine vidéo.
我们将在下期视频中再详细探讨这一点。
Il existe également des choses plus subtiles comme le bit de parité.
此外，还有一些更精巧的技术，比如奇偶校验位。
L'idée est d'ajouter de l'information aux données binaires de façon à ce qu'une
其原理是在二进制数据中额外添加信息，
altération de celle- ci soit détectable.
以便能检测出数据是否被篡改。
La vie? Prenons une donnée binaire.
举个例子：假设有一组二进制数据。
La somme des 1 dans cette donnée peut être paire ou impaire.
其中数字1的总个数，可能是偶数，也可能是奇数。
Si elle est déjà paire, on ajoute un zéro à la fin pour laisser cette parité.
如果原本就是偶数，就在末尾加一个0，保持偶校验。
Si elle est impaire, on ajoute un un pour le rendre pair.
如果是奇数，就加一个1，使其变为偶数。
De cette façon, si un bit est modifié,
这样一来，如果某个比特位被改变了，
la parité ne sera plus cohérente avec le bit de parité ajouté.
校验结果就与所加的奇偶校验位不再一致。
Et nous saurons que l'information a été altérée.
我们便能知道信息已被篡改。
Le principal défaut de cette méthode,
这种方法的主要缺点是，
c'est que s'il y a deux modifications avant la vérification de la donnée,
如果在数据校验前发生两次修改，
la parité n'en va pas changer.
奇偶校验值将不会改变。
Cette méthode peut être poussée plus loin et il existe également d'autres techniques
这种思路可以进一步拓展，
plus complexes pour réussir à détecter et corriger les erreurs lorsqu'elles ne sont
还有其他更复杂的技术，
pas trop nombreuses.
用于检测并纠正少量错误。
Comme les mémoires intégrant ce genre de fonctionnalités sont plus chères à
由于集成此类功能的内存生产成本更高，
produire, elles sont utilisées dans le cas où la corruption de la mémoire ne peut
它们仅用于不能容忍内存损坏的场合，
pas être tolérée, comme par exemple dans les centrales nucléaires,
例如核电站，
ou encore dans l'espace.
或太空环境中。
Attends, il a quoi la vie, là?
等等，他现在到底在过什么生活？
Le space! Ah, enfin!
太空！啊，终于来了！
J'avais pas fini, vous savez bien que je reviendrai.
我还没讲完呢！你们知道的，我肯定会回来的。
Toujours à propos des radiations,
再说回辐射问题，
et en particulier des solutions techniques dont nous étions en train de parler,
特别是我们刚才讨论的那些技术方案，
est- ce que vous connaissez la mission Cassini- Huygens?
你们听说过卡西尼—惠更斯任务吗？
Elle est partie en 1997 et s'est placée en orbite de Saturne en 2004.
它于1997年发射，2004年进入土星轨道。
L'orbiteur Cassini était chargé d'étudier de près Saturne et ses anneaux,
卡西尼轨道器负责近距离研究土星及其光环，
et l'atterrisseur Huygens était chargé de se poser sur Titan,
惠更斯着陆器则负责登陆土卫六——
une des lunes de la planète.
这颗行星的一颗卫星。
La mission a été couronnée de succès et nous avons pu confirmer ou découvrir plein
这次任务取得圆满成功，我们得以证实或发现大量新现象：
de choses. On a découvert des lacs de méthane et d'éthane liquide sur Titan,
比如在土卫六上发现了甲烷和乙烷液态湖泊，
d'immenses geysers sur Encelade,
土卫二上存在巨大的间歇喷泉，
ainsi que des indices qui pointent vers la présence d'un océan sous sa surface,
以及表明其冰层下可能存在海洋的线索，
les premières images de Phoebe, etc etc.
还有首批拍摄到的菲比卫星图像，等等。
Et la mission a fini en apothéose en 2017 avec le plongeon de Cassini dans
而这次任务于2017年以卡西尼号坠入
l'atmosphère de la planète géante.
这颗巨行星的大气层而圆满落幕。
Mais avant tout ça, moins d'un mois après son départ,
但在这之前，出发后不到一个月，
le binôme Cassini- Huygens a surmonté une aventure imprévue qui aurait pu lui être
卡西尼-惠更斯组合体就经历了一次意外冒险，
fatale si les pionniers de l'informatique n'avaient pas su anticiper les dangers de
若非计算机先驱们早先预见了太空中的危险，
l'espace. Au cours de son vol,
这次冒险本可能致命。飞行途中，
un engin spatial communique régulièrement ses données de vol à la Terre.
航天器会定期向地球传回飞行数据。
C'est ce qu'on appelle la télémétrie de la sonde.
这被称为探测器的遥测数据。
Entre autres données, la sonde transmet le nombre d'erreurs qu'elle détecte et
除其他数据外，探测器还会传送它在内存中检测到并修正的错误数量。
corrige dans sa mémoire.
并加以修正的错误数量。
Et en moyenne.
平均而言，
Chaque jour, la sonde détectait et corrigeait 280 erreurs.
探测器每天检测并修正280个错误。
Le 6 novembre 1997, les données ont montré un taux d'erreurs quatre fois plus
1997年11月6日，数据显示错误率飙升至平时的四倍。
important. À votre avis, qu'est- ce qui a bien pu causer ça?
您觉得，这究竟是什么引起的呢？
Eh bah oui, des radiations, évidemment!
没错，当然是辐射啦！
D'après les relevés d'un satellite, ça correspondait à un coup de vent solaire.
根据一颗卫星的观测记录，这正对应一次太阳风爆发。
Le vent solaire, c'est ce flux de particules chargées en provenance de notre étoile
太阳风，就是从我们的恒星——太阳——喷发出的带电粒子流，
qui est expulsé à grande vitesse dans l'espace interstellaire.
以极高速度射向星际空间。
Et ce jour- là, le flux qui aurait atteint la sonde aurait été particulièrement
当天，预计抵达探测器的粒子流强度尤其大。
important. Mais grâce aux corrections d'erreurs,
但得益于错误校正机制，
la sonde a pu continuer comme si de rien n'était.
探测器得以照常运行，仿佛什么都没发生过。
Bon bah voilà, on en a fini avec les rayonnements.
好了，关于辐射的内容就讲到这里。
Pour le moment.
目前如此。
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Ah, cet humain est très fort.
啊，这位人类真厉害。
Il a l'air plus fort que vous.
他看起来比你们更强。
Il va vraiment falloir renforcer ma sécurité.
我的安保措施确实得加强了。
Ouais, effectivement.
是啊，的确如此。
Enfin quand on aura le temps.
当然，得等我们有空的时候。
La mission Cassini- Huygens est passionnante à plus d'un titre,
卡西尼-惠更斯任务从多个角度看都令人着迷，
et il y a encore beaucoup de choses à raconter d'un point de vue informatique.
而且从计算机科学角度，还有很多故事可讲。
Les ingénieurs de la NASA ont dû faire face à de gros problèmes comme la perte d'un
NASA工程师曾面临不少难题，比如通信信道中断，
canal de communication, ou encore une erreur sur les longueurs d'onde pour la
又比如两艘航天器之间通信所用的波长设置出错，
communication entre les deux engins.
等等。
Si ça vous intéresse, il y a tous les liens nécessaires dans la description.
如果感兴趣，相关链接都在视频简介里。
Et si vous êtes chauds, on fera un épisode sur le sujet en mode histoire geek,
如果大家热情高涨，我们还会专门做一期‘极客史’风格的节目，
comme celle sur le Zénobien.
就像之前那期关于泽诺比恩号的节目一样。
Dans le prochain épisode, on abordera de nombreux autres soucis que les ingénieurs
下期节目中，我们将探讨航天工程师为成功登月等任务，
spatiaux ont dû résoudre pour réussir, entre autres, à aller sur la Lune.
所必须解决的诸多问题。
On verra comment, grâce au spatial,
我们会看到，航天领域如何推动了众多技术进步，
de nombreux progrès technologiques ont pu être faits,
尤其是在计算机领域。
en particulier autour de l'informatique.
（尤其）围绕计算机技术。
Merci d'avoir pris le temps de regarder cette vidéo.
感谢您花时间观看本期视频。
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et enfin un grand merci à Sébastien du Sense of Wonder.
最后，特别感谢‘奇迹之感’频道的塞巴斯蒂安！
Si par hasard vous ne connaissez pas sa chaîne,
如果您还不了解他的频道，
foncez voir ce qu'il propose avec son binôme Étienne,
快去看看他和搭档艾蒂安共同打造的内容吧——
vous en reviendrez avec des étoiles plein les yeux.
保证让您看得目眩神迷！
C'était Lavi, Tom et Flo pour Qu'est- ce que tu lis?
本期由拉维、汤姆和弗洛为您呈现《你正在读什么？》
Salut! Je sais pas si les gens vont me reconnaître si je suis net.
你好！我不知道大家认不认识我，如果我看起来很精神的话。