[閒聊] 超級瑪利歐64上古Bug原因宇宙射線搞得鬼？

dogluckyno1 發表於 2021/9/19 上午8:10:34

看板C_Chat標題[閒聊] 超級瑪利歐64上古Bug原因宇宙射線搞得鬼？作者

dogluckyno1

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原文標題：科學頻道分析《超級瑪利歐64》上古 Bug 出現原因都是宇宙射線搞得鬼？

原文網址：https://game.udn.com/game/story/122089/5753656

遊戲角落 KYLAT

https://uc.udn.com.tw/photo/2021/09/17/0/13894270.png

當電腦時好時壞，一般來說玩家直覺反應並不會想到是「宇宙射線」在作怪，但其實系統本身異常、硬體故障等狀況都排除，還是找不到問題的話，就有機會是來自外太空的宇宙射線在搞鬼。近期就有人分析《超級瑪利歐64》的上古級 Bug 會出現，可能跟宇宙射線有關。

YouTuber「Veritasium」最近分享一段影片，仔細分析宇宙射線會帶來的技術問題。其中美國太空總署噴氣推進實驗室的輻射效應工程師 Leif Scheick 博士，就證實這個射線確實可能影響地球上的電子設備，造成當機等問題。

https://youtu.be/AaZ_RSt0KP8

沒想到不只會讓電腦當機，竟然還成了《超級瑪利歐64》發生神奇 Bug 的推手？

回到2013年，Speedrun 玩家「DOTA_Teabag」在挑戰《超級瑪利歐64》的「Tick Tock
Clock」關卡，意外讓瑪利歐像裝了彈簧似的，飛到地圖上層。離奇的事件讓人爭相復刻，甚至有人懸賞1,000美元給能夠重現 Bug 的玩家，結果沒人能辦到，讓疑惑懸而未解6年。

《超級瑪利歐64》離奇 Bug 片段

https://youtu.be/bhBf5crp0i8

6年之後，當初提供懸賞獎金的玩家，將瑪利歐的垂直座標參數，透過「位元翻轉」（bitflip）從1調整到0，結果順利再現2013年的 Bug。這樣的操作手法，或許就能牽扯出「宇宙射線」的影響。

Intel 在1978年也曾經遭過類似的自發性位元翻轉問題。因為當時半導體製造廠就設立在美國猶他州綠河鎮「鈾礦採集場」的下游，讓他們發現旗下的 16KB DRAM 陶瓷外殼的部分暴露在輻射之下。

這系列的 Intel DRAM 就是透過1和0的二進位制進行編碼，而編碼本身則是由「半導體阱」內所儲存的電子存在與否來決定的。他們發現了 DRAM 外殼上只要出現了微量的鈾和釷，就會因為 α 粒子進入了晶片內部而造成翻轉的現象，而同樣的粒子也存在於宇宙射線當中。這些粒子會直接穿過矽，產生「電子電洞對」（electron hole pairs）的現象，並解放電荷載體，在半導體阱造成電子的堆積，進而導致位元參數從1轉換0。這個現象被稱為「單粒子翻轉」（Single Event Upset，SEU）。

經過後續測試，顯示暴露在「α 粒子」之下與「單粒子翻轉」現象確實存在著直接的關
聯。在那之後，半導體製造流程也特別對此應對，藉此防止陶瓷外殼影響到晶片的功能。

製程改變意味著現在電腦晶片不太可能因為外殼暴露到輻射而產生「單粒子翻轉」的現象，但即使機率微乎其微，宇宙射線仍然有機會能夠與電子設備產生一些出乎意料的互動。加上半導體晶片尺寸近年來有越縮越小的趨勢，大幅提高晶片因為「α 粒子」造成位元
翻轉現象的可能性。

簡單來說，或許就是因為宇宙射線讓 DOTA_Teabag 當初操作的設備產生單粒子翻轉，致使位元參數從1轉換到0，才觸發《超級瑪利歐64》遊玩過程的離奇畫面。

「單粒子翻轉」不只會影響個人電腦，也會讓飛機的自動駕駛模式出問題。一架於2008年從新加坡飛往澳洲珀斯就曾遭遇過此現象，導致高度訊息出現錯誤，讓飛機快速俯衝。在20秒內下墜200公尺，乘客因此被拋飛座椅，導致多人受傷。此後所有飛機、火箭以及太空探測器的晶片都加入針對「單粒子翻轉」現象的保護措施。

即使許多航太相關科技近年來都針對宇宙射線添加層層保護，但一般民眾使用的電腦設備還是有可能受到這個天文現象的影響。

參考原文：https://bit.ly/3ApCsdN

https://www.pcgamer.com/uk/cosmic-rays-cause-tech-bit-flips-blue-screen-of-
death/#comment-jump

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