L’informatica è spesso elogiata per la sua precisione e velocità. Ma i ricercatori e gli operatori dei data center su larga scala mettono in guardia da una minaccia crescente che contraddice una delle promesse fondamentali dell’informatica: l’accuratezza. Il problema è noto come: corruzione silenziosa dei dati (SDC) – è un fenomeno in cui i difetti hardware fanno sì che i programmi producano risultati errati senza bloccarsi, causare errori o lasciare tracce visibili.
La minaccia invisibile nei chip moderni
La preoccupazione riguarda i difetti del silicio nelle CPU, nelle GPU e negli acceleratori IA. Questi difetti possono verificarsi durante la progettazione e la produzione del chip e possono anche svilupparsi successivamente a causa dell’invecchiamento o di fattori ambientali. Sebbene i produttori effettuino un’analisi per la maggior parte dei difetti, anche i test di produzione più rigorosi possono individuare solo tra il 95% e il 99% dei difetti modellati. Alcuni chip difettosi finiscono inevitabilmente sul campo.
In alcuni casi, questi difetti portano a malfunzionamenti visibili come arresti anomali del sistema. Ma ancora più fastidiosi sono gli errori silenziosi. In questo caso una porta logica o un’unità aritmetica difettosa può produrre un valore errato durante l’esecuzione. Se questo valore viene propagato in tutto il programma senza attivare meccanismi di rilevamento, il sistema completerà l’attività e restituirà un output errato senza alcuna indicazione che ci sia qualcosa che non va.
Per decenni molti hanno creduto che le DSC fossero eventi rari, quasi mitici. Ma i grandi operatori su vasta scala come Meta, Google e Alibaba hanno annunciato che circa una CPU su 1.000 nelle loro flotte può produrre degradi silenziosi in determinate condizioni. Preoccupazioni simili sono state segnalate con GPU e acceleratori AI.
La precisione è una proprietà fondamentale dell’informatica. Che si tratti di elaborare transazioni finanziarie, eseguire inferenze di intelligenza artificiale o gestire infrastrutture, ci si aspetta che i sistemi forniscano risultati accurati entro rigorosi vincoli di tempo.
La corruzione silenziosa mina questa fiducia. A differenza dei crash, che sono immediatamente visibili e possono essere indagati immediatamente, gli SDC modificano silenziosamente l’output. Nei data center che utilizzano milioni di core, anche un piccolo tasso di difetti può tradursi in centinaia di risultati di programmi difettosi al giorno.
La portata dell’informatica moderna intensifica il problema
Architetture massivamente parallele come GPU e acceleratori AI contengono migliaia di unità aritmetiche. Più componenti contiene un sistema, maggiore è la probabilità statistica che alcuni di essi siano difettosi.
È quasi impossibile misurare direttamente i DSC; tacciono per definizione. Quindi l’industria deve stimare le proprie tariffe e valutare il costo della prevenzione. Sono disponibili meccanismi di rilevamento e correzione, ma questi possono aumentare significativamente l’area del silicio, il consumo di energia e i costi generali delle prestazioni.
I ricercatori chiedono soluzioni a più livelli, tra cui test di produzione avanzati, monitoraggio a livello di flotta nei data center, modelli di previsione degli errori più intelligenti e approcci di co-progettazione hardware-software che contengano gli errori prima che si propaghino.
Man mano che i sistemi informatici diventano sempre più grandi e veloci, la sfida è chiara: mantenere velocità e precisione senza costi insostenibili. In quella che alcuni descrivono come “l’età dell’oro della complessità”, garantire che l’elaborazione rimanga affidabile potrebbe diventare una delle battaglie ingegneristiche più importanti del settore.
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