LXF164:Скрытая опора CERN
|
|
|
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.
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
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.
«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».
- 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
«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».
