LXF164:Скры­тая опо­ра CERN

Версия 04:34, 27 октября 2018

Скры­тая опо­ра CERN

Адам Окс­форд вы­яс­ня­ет, как Linux по­мо­га­ет охо­тить­ся за бо­зо­ном Хигг­са.

Обыч­ный день док­то­ра Фаб­ри­цио Саль­ва­то­ре [Fabrizio Salvatore] скла­ды­ва­ет­ся при­мер­но та­ким об­ра­зом: ко­фе, ко­рот­кий бри­финг с дву­мя кан­ди­да­та­ми на­ук, ра­бо­таю­щи­ми на его ка­фед­ре в универ­си­те­те Сас­сек­са [University of Sussex], в зе­ле­ном кам­пусе Брай­тона. По­сле это­го – немно­го бо­лее про­дол­житель­ная встре­ча с па­рой ас­пи­ран­тов, занимаю­щих­ся ис­сле­до­вания­ми, а по­том – обыч­ные пре­по­да­ва­тель­ские де­ла и обя­зан­но­сти. Весь­ма ти­пич­ный ака­де­ми­че­­ский день.

Ес­ли же д-р Саль­ва­то­ре улучит вре­мя на соб­ст­вен­но­е ис­сле­до­вание, он начнет с то­го, что за­гру­зит про­грам­му под на­званием ROOT в свой но­ут­бук с Ubuntu. ROOT – из­люб­лен­ная про­грамм­ная сре­да для фи­зи­ки вы­со­ких энер­гий (HEP) и ана­ли­за час­тиц. Раз в неде­лю он про­во­дит кон­фе­рен­цию по те­ле­фо­ну со свои­ми со­трудника­ми по ис­сле­до­ванию по все­му ми­ру.

В один дей­ст­ви­тель­но пре­крас­ный день – воз­мож­но, это случится один-един­ст­вен­ный раз за всю его жизнь – он под­пи­шет бу­ма­гу об об­на­ру­жении поч­ти сто­про­цент­но­го до­ка­за­тель­ст­ва су­ще­ст­во­вания бо­зо­на Хигг­са, так на­зы­вае­мой час­ти­цы Бо­га, ко­то­рая при­да­ет осталь­ным час­ти­цам мас­су и, та­ким об­ра­зом, соз­да­ет ре­аль­ность имен­но в том ви­де, в ко­то­ром она су­ще­ст­ву­ет.

> Ими­та­ция то­го, как мо­гут вы­гля­деть дан­ные столк­но­ве­ния бо­зо­на Хигг­са.

Д-р Саль­ва­то­ре – один из 3300 уче­ных, ра­бо­таю­щих в ATLAS, про­ек­те, вклю­чаю­щем соз­дание, об­ра­бот­ку и ана­лиз дан­ных от Боль­шо­го ад­рон­но­го кол­лай­де­ра (БАК) во все­мир­но из­вест­ной швей­цар­ской ла­бо­ра­то­рии, CERN. «Когда я впер­вые по­пал в CERN в 1994 го­ду, – го­во­рит д-р Саль­ва­то­ре, – это бы­ло мое пер­вое пре­бы­вание за границей. И моя ра­бо­та здесь – а дли­лась она все­го ме­сяц – убе­ди­ла ме­ня в том, что я хо­чу ра­бо­тать над чем-то, свя­зан­ным с ней. Я знал, что бу­ду ра­бо­тать над кан­ди­дат­ской в об­лас­ти фи­зи­ки час­тиц, и знал, что хо­чу занимать­ся этим имен­но здесь».

В июне это­го го­да уче­ные из ATLAS и их кол­ле­ги из CMS, дру­го­го экс­пе­ри­мен­та CERN, объ­я­ви­ли о том, что они об­на­ру­жи­ли ве­ро­ят­ное до­ка­за­тель­ст­во су­ще­ст­во­вания бо­зо­на Хигг­са, важ­ной суб­атом­ной час­ти­цы, чье су­ще­ст­во­вание пред­по­ла­га­лось чис­то тео­ре­ти­че­­ски на про­тя­жении пол­ве­ка, но ко­то­рой никто не на­блю­дал. Эту но­вость ок­ре­сти­ли «одним из са­мых важ­ных на­уч­ных от­кры­тий всех вре­мен», и сде­лал это не кто иной, как секс-сим­вол на­уч­ной сфе­ры, про­фес­сор Брай­ан Кокс [Brian Cox]. И – от­ло­жим в сто­ро­ну та­кую ме­лочь, как са­мо соз­дание БАК – Хиггс был об­на­ру­жен поч­ти це­ли­ком и пол­но­стью с по­мо­щью Linux. На са­мом де­ле, мно­гие из тех уче­ных, с ко­то­ры­ми мы бе­се­до­ва­ли, ска­за­ли, что ина­че сде­лать это бы­ло бы невоз­мож­но.

Ин­те­рес об­ще­ст­вен­но­сти к ра­бо­те CERN неуди­ви­те­лен. Не­воз­мож­но остать­ся равно­душ­ным при раз­го­во­рах об уско­ри­те­лях час­тиц, кван­то­вой ме­ханике и воссоз­дании то­го со­стояния, в ко­то­ром пре­бы­ва­ла Все­лен­ная в са­мом на­ча­ле вре­мен, да­же ес­ли вы не понимае­те то­го, что на са­мом де­ле оз­на­ча­ют по­ня­тия су­пер-сим­мет­рии и эле­мен­тар­ной час­ти­цы. Внут­ри кол­лай­де­ра про­то­ны на­прав­ля­ют­ся друг на дру­га со ско­ро­стью, близ­кой к ско­ро­сти све­та. Они про­ле­та­ют по­ряд­ка 17 миль замк­ну­то­го про­стран­ст­ва под Фран­ко-Швей­цар­ски­ми Аль­па­ми, и суб­атом­ные оскол­ки их столк­но­вений фик­си­ру­ют­ся одним или несколь­ки­ми из се­ми де­тек­то­ров, раз­ме­щен­ных по пе­ри­мет­ру коль­ца. ATLAS и CMS – только два из них.

И неве­ро­ят­ное фи­зи­че­­ское яв­ление столк­но­вения двух про­то­нов – это лишь на­ча­ло напряженной ра­бо­ты; именно то, что про­ис­хо­дит по­том, тре­бу­ет на­ли­чия од­но­го из крупней­ших в ми­ре ком­пь­ю­тер­ных про­ек­тов с от­кры­тым ко­дом.

БАК – это мно­го дан­ных

> Ком­пь­ю­тер­ную сеть рас­пре­де­лен­ных вы­чис­ле­ний Ве­ли­ко­бри­та­нии, GridPP, мож­но про­смат­ри­вать че­рез раз­ные пор­та­лы.

Экс­пе­ри­мен­ты или «со­бы­тия» в БАК да­ют мас­су ин­фор­ма­ции. Да­же по­сле от­бра­сы­вания 90 % дан­ных, по­лу­чен­ных его сен­со­ра­ми, по из­на­чаль­ным при­бли­зи­тель­ным под­сче­там, для хранения дан­ных от кол­лай­де­ра по­тре­бу­ет­ся по­ряд­ка 15 пе­та­байт еже­год­но. В 2011 го­ду кол­лай­дер пре­доста­вил око­ло 23 пе­та­байт дан­ных для ана­ли­за, а в 2012-м ожи­да­ет­ся, что эта циф­ра вы­рас­тет до 30 ПБ, то есть в два раза пре­взой­дет из­на­чаль­но планируе­мый по­ка­за­тель. Этой зи­мой уско­ри­тель за­кро­ет­ся на 20 ме­ся­цев на ре­монт и мо­дерниза­цию, что при­ве­дет к еще боль­ше­му уве­ли­чению объема дан­ных, по­лу­чен­ных в ре­зуль­та­те экс­пе­ри­мен­тов.

Вот эти циф­ры и есть про­дукт: тес­ти­руя ре­зуль­та­ты, фи­зи­ки не ра­бо­та­ют ис­клю­чи­тель­но с по­следними дан­ны­ми. Со­бы­тие внут­ри кол­лай­де­ра никогда не рас­смат­ри­ва­ет­ся изо­ли­ро­ван­но, но всегда счи­та­ет­ся ча­стью це­ло­го. Сбор дан­ных от БАК, их рас­пре­де­ление и тес­ти­ро­вание – ко­лоссаль­ная за­да­ча. «Са­мое глав­ное ис­пы­тание для нас при ком­пь­ю­тер­ной об­ра­бот­ке дан­ных, – объ­яс­ня­ет Ян Берд [Ian Bird], ру­ко­во­ди­тель про­ек­та Worldwide LHC Computing Grid, – это по­иск ре­сур­сов, ко­то­рые по­на­до­бят­ся для экс­пе­ри­мен­та в бу­ду­щем, по­то­му что и объ­ем дан­ных, и тре­бо­вания к их об­ра­бот­ке бу­дут все вре­мя по­вы­шать­ся, а эко­но­ми­че­­ская си­туа­ция та­ко­ва, что фи­нан­си­ро­вание силь­но не уве­ли­чить».

Проводя па­рал­лель, мож­но ска­зать, что Google еже­днев­но об­ра­ба­ты­ва­ет око­ло 25 ПБ. Но при этом Google не ана­ли­зи­ру­ет ка­ж­дый пик­сель в ка­ж­дой бу­к­ве ка­ж­до­го сло­ва, по­ме­щае­мо­го в ар­хи­вы, из-за то­го, что в нем за­ре­ги­ст­ри­ро­ва­на подпись основ­ной час­ти­цы, ко­то­рую по­камест никто не на­блю­дал.

«То, чем мы занима­ем­ся, не по­хо­же на то, чем занима­ют­ся осталь­ные, – го­во­рит Берд. – Ска­жем, ска­чав ви­део, вы по­лу­чи­те нема­ло дан­ных, но боль­шин­ст­во, ско­рее все­го, про­сто по­смот­рит де­сять пер­вых фай­лов, и их мож­но со­хранить в кэ­ше, что­бы уско­рить об­ра­бот­ку. На­ша про­бле­ма в том, что мы ра­бо­та­ем с ко­лоссаль­ны­ми на­бо­ра­ми дан­ных, и фи­зи­кам ну­жен весь на­бор це­ли­ком. Им нуж­ны не пер­вые че­ты­ре ги­га­бай­та это­го на­бо­ра, а все 2,5 ПБ – так же, как и ты­ся­че дру­гих ис­сле­до­ва­те­лей. И вы не мо­же­те ис­поль­зо­вать обыч­ную ком­мер­че­скую сеть пе­ре­да­чи дан­ных для ре­шения этой про­бле­мы».

Пау­ло Ка­ла­фиу­ра [Paulo Calafiura] – глав­ный ар­хи­тек­тор экс­пе­ри­мен­таль­но­го ПО ATLAS, и он ра­бо­та­ет в этом про­ек­те с 2001 го­да. Тогда ощу­щение его мас­штаб­но­сти мно­гое из­менило.

• Метамодернизм в позднем творчестве В.Г. Сорокина
• ЛитРПГ - последняя отрыжка постмодерна
• "Ричард III и семиотика"
• 3D-визуализация обложки Ridero создаем обложку книги при работе над самиздатом.
• Архитектура метамодерна - говоря о современном искусстве, невозможно не поговорить об архитектуре. В данной статье будет отмечено несколько интересных принципов, характерных для построек "новой волны", столь притягательных и скандальных.
• Литература
• Метамодерн
• Рокер-Прометей против изначального зла в «Песне про советскую милицию» Вени Дркина, Автор: Нина Ищенко, к.ф.н, член Союза Писателей ЛНР - перепубликация из журнала "Топос".
• Как избавиться от комаров? Лучшие типы ловушек.
• Что делать если роблокс вылетает на windows
• Что делать, если ребенок смотрит порно?
• Почему собака прыгает на людей при встрече?
• Какое масло лить в Задний дифференциал (мост) Visco diff 38434AA050
• О чем может рассказать хвост вашей кошки?
• Верветки
• Отчетность бюджетных учреждений при закупках по Закону № 223-ФЗ
• Срок исковой давности как правильно рассчитать
• Дмитрий Патрушев минсельхоз будет ли преемником Путина
• Кто такой Владислав Поздняков? Что такое "Мужское Государство" и почему его признали экстремистским в России?
• Как правильно выбрать машинное масло в Димитровграде?
• Как стать богатым и знаменитым в России?
• Почему фильм "Пипец" (Kick-Ass) стал популярен по всему миру?
• Как стать мудрецом?
• Как правильно установить FreeBSD
• Как стать таким как Путин?
• Где лучше жить - в Димитровграде или в Ульяновске?
• Почему город Димитровград так называется?
• Что такое метамодерн?
• ВАЖНО! Временное ограничение движения автотранспортных средств в Димитровграде
• Тарифы на электроэнергию для майнеров предложено повысить

«Мы бы­ли на пе­ре­до­вой “боль­ших дан­ных”, – го­во­рит Ка­ла­фиу­ра. – Когда я впер­вые ска­зал, что у нас бу­дет 10 ПБ дан­ных в год, у на­ро­да че­лю­сти от­вис­ли. В на­ши дни Google или Facebook мо­гут без осо­бых уси­лий сде­лать это в лю­бом из сво­их цен­тров об­ра­бот­ки дан­ных. Од­на­ко в нау­ке мы по-прежнему оста­ем­ся ли­де­ра­ми по объ­е­му дан­ных». Бу­ду­чи по спе­ци­аль­но­сти про­грам­ми­стом, Ка­ла­фиу­ра име­ет бо­га­тый опыт ра­бо­ты в об­лас­ти фи­зи­ки. До на­ча­ла ра­бо­ты в ATLAS он по­мо­гал пи­сать GAUDI Framework – это фун­да­мент боль­шин­ст­ва при­ло­жений фи­зи­ки вы­со­ких энер­гий, осо­бен­но ис­поль­зуе­мых в CERN. Идея GAUDI за­клю­ча­лась в соз­дании об­щей плат­фор­мы для фи­зи­че­­ских ис­сле­до­ваний, что­бы об­лег­чить со­трудниче­­ст­во уче­ным все­го ми­ра.

До GAUDI, по сло­вам Ка­ла­фиу­ры, боль­шин­ст­во про­грамм для ана­ли­за обыч­но пи­са­лись по ме­ре на­доб­но­сти на язы­ке FORTRAN. Бла­го­да­ря пе­ре­хо­ду на объ­ект­но-ори­ен­ти­ро­ван­ную сре­ду для сбо­ра дан­ных, мо­де­ли­ро­вания и ана­ли­за с ис­поль­зо­ванием C++, ко­ман­да, в ко­то­рой ра­бо­тал Ка­ла­фиу­ра, за­ло­жи­ла осно­вы ши­ро­ко­мас­штаб­но­го гло­баль­но­го со­трудниче­­ст­ва на осно­ве ра­бо­ты CERN.

«Сре­да GAUDI оп­ре­де­лен­но яв­ля­ет­ся муль­ти­п­лат­фор­мен­ной, – го­во­рит Ка­ла­фиу­ра. – Сна­ча­ла про­грам­ма ATLAS под­дер­жи­ва­лась ря­дом плат­форм Unix, а GAUDI под­дер­жи­ва­ла – и под­дер­жи­ва­ет – Windows. При­мер­но в 2005 го­ду мы от­клю­чи­ли сбор­ку Solaris [из-за от­сут­ст­вия ин­те­ре­са], а до это­го боль­шая часть обо­ру­до­вания ра­бо­та­ла на HPUX. Но сер­ве­ры пе­ре­шли на Linux, и все бы­ли до­воль­ны».

«В дан­ный мо­мент, – про­дол­жа­ет Ка­ла­фиу­ра, – с точ­ки зрения на­стоя­щих ком­пь­ю­тер­ных тех­но­ло­гий и раз­ра­бот­ки при­клад­ных про­грамм мы яв­ля­ем­ся в чис­том ви­де мас­тер­ской Linux. Рас­тет чис­ло тех, кто ра­ту­ет за MacOS, но ра­бо­та ве­дет­ся на са­мой луч­шей осно­ве».

По сло­вам Ка­ла­фиу­ры, но­ут­бу­ки Apple все ча­ще встре­ча­ют­ся сре­ди уча­стников кон­фе­рен­ций по фи­зи­ке вы­со­ких энер­гий, но в них очень ред­ко мож­но встре­тить кноп­ку Пуск [Start]. «В сво­ей ду­ше ар­хи­тек­то­ра, – при­зна­ет он, – я не очень до­во­лен тем, что мы ра­бо­таем ис­клю­чи­тель­но на Linux, по­то­му что про­ще ре­шать неко­то­рые про­бле­мы, не бу­ду­чи за­ви­си­мым от плат­фор­мы. Но ис­поль­зование толь­ко Linux по­зво­ля­ет нам обой­ти ряд ост­рых уг­лов. На­при­мер, мы об­су­ж­да­ли non-POSIX функ­цию Linux под на­званием Splice – это ка­на­л, где вы не ко­пи­руе­те дан­ные, что по­вы­ша­ет эф­фек­тив­ность на­шей об­ра­бот­ки дан­ных».