Protext ČTKStudenti z Česka vytvořili v CERN systém, který pomáhá vědcům

Studenti z Česka vytvořili v CERN systém, který pomáhá vědcům

Praha 15. května 2024 (PROTEXT) – Studenti tuzemské soukromé vysoké školy Unicorn University se mohou pochlubit nebývalým úspěchem. Vytvořili informační systém ITk Production Database, který zaznamenává každý detail o všech součástkách vnitřního detektoru pro experiment ATLAS – součást urychlovače částic v Evropské organizaci pro jaderný výzkum (CERN). Práce na vývoji informačního systému začaly v roce 2017 a od té doby se systém používá a rozvíjí. V současné době je téměř dokončený a může se tak začít plně využívat. Projekt realizoval zakladatel společnosti Unicorn Vladimír Kovář a ředitel IT Unicorn University Marek Beránek. Průběžně jim s tím pomáhala desítka studentů.

Detektor částic je klíčovou součástí urychlovače, na kterém se uskuteční další kolo experimentu ATLAS. „Nevýhodou tohoto detektoru je, že je umístěn hluboko v zemi a jakmile se experiment rozjede, tak se k němu deset let nesmí. Navíc je složen z přibližně milionu součástek, které během experimentu nelze vyměnit nebo opravit, protože jsou vysoce radioaktivní,“ upřesňuje Vladimír Kovář, majitel společnosti Unicorn.

Informační systém ITk Production Database slouží k evidenci digitálních dvojčat součástek, které tvoří vnitřní detektor experimentu ATLAS. „To znamená, že každý prvek, z něhož je detektor složen, je podroben několikanásobné kontrole a duplikaci, což zahrnuje důkladné kontroly a testování od výroby po instalaci. Digitální dvojče přístroje obsahuje podrobný seznam všech součástek, včetně nejmenších šroubků a čipů, a dokonce i použitého lepidla. Systém také sleduje trasu, kterou jednotlivé komponenty do CERN putovaly, což je klíčové pro zajištění bezchybného fungování detektoru po celou dobu desetiletého experimentu. Všichni zúčastnění odborníci se shodují, že přesná, striktní a formální evidence je správná cesta,“ dodává Vladimír Kovář.

Hledání částic temné hmoty

CERN je domovem největšího a nejsložitějšího experimentálního zařízení na světě -Velkého hadronového urychlovače (LHC). Nachází se nedaleko švýcarské Ženevy ve 100 metrů hlubokém tunelu, který má obvod 27 kilometrů. V jeho útrobách se uskutečňují srážky protonů, jež vědcům umožňují pozorovat, co se ve vesmíru odehrávalo bezprostředně po velkém třesku. „V hlavním urychlovacím prstenci LHC jsou protony urychlovány téměř na rychlost světla. K udržení protonů na kruhové dráze a jejich dalšímu urychlování slouží silná elektromagnetická pole, generovaná supravodivými magnety,“ vysvětluje Marek Beránek, ředitel IT na Unicorn University.

Urychlovač částic obsahuje několik detektorů, v nichž dochází ke srážkám protonů a vědci sledují, co se s částicemi děje. Největším z detektorů je právě ATLAS, který se může pochlubit impozantními rozměry: je vysoký 25 metrů, dlouhý 45 metrů a váží 7 tisíc tun. Během experimentu v něm každou sekundu probíhá více než miliarda interakcí částic, což odpovídá rychlosti přenosu dat srovnatelné s tím, jako by v jeden moment všichni lidé na Zemi vedli 20 simultánních telefonních hovorů.

Pouze jedna z milionu srážek v detektoru je vyhodnocena jako potenciálně zajímavá a je uložena pro další studium. Detektor sleduje a identifikuje částice, které jsou klíčové pro zkoumání široké škály fyzikálních jevů, včetně studia Higgsova bosonu, top kvarku, a pro hledání dalších rozměrů a částic tvořících temnou hmotu. ATLAS je navržen tak, aby dokázal pozorovat až 1,7 miliardy proton-protonových srážek za sekundu, přičemž celkový objem dat přesahuje 60 milionů megabajtů za sekundu.

Rozhodnutí o uchování dat z události je učiněno méně než 2,5 mikrosekundy po jejím vzniku. Během této krátké doby jsou data o události dočasně uložena ve vyrovnávací paměti. Pokud je událost vyhodnocena jako relevantní, předává se softwarovému spouštěči druhé úrovně, který může zpracovat až 100 tisíc událostí za sekundu. „Tento spouštěč provádí během pouhých 200 mikrosekund velmi podrobnou analýzu každé zaznamenané kolizní události, zkoumá data z konkrétních oblastí detektoru. Nakonec vybírá přibližně tisíc událostí za sekundu, které jsou předány do systému pro ukládání dat, kde probíhá jejich offline analýza. A právě při nedávné rekonstrukci vnitřního detektoru, která měla za cíl zvýšit jeho výkonnost a umožnit vědcům odhalit další informace, se na tomto procesu podílel také tým studentů z Unicorn University,“ vysvětluje Beránek.

Dokonalejší systém díky českým studentům

Díky novému systému ITk Production Database, vytvořenému v digitální stavebnici Unicorn Universe a provozovanému na internetové službě Plus4U, mají vědci k dispozici detailní informace o vyrobených součástkách. „K dnešnímu dni systém obsahuje záznamy o téměř 800 tisících součástkách a 9 milionech provedených testech. V březnu 2024 bylo do systému přidáno 4 GB dat, a z něj bylo staženo více než 105 GB dat. Během roku 2023 bylo v aplikaci spuštěno přes 85 milionů operací a jen za první tři měsíce roku 2024 dalších 20 milionů. Tyto údaje ilustrují klíčovou roli systému v operacích detektoru,“ uvádí Beránek a dodává, že systém nyní využívá více než 1,1 tisíc uživatelů z přibližně 140 institucí po celém světě, což ukazuje na jeho zásadní význam pro mezinárodní fyzikální společenství.

„Navíc vznikají desítky dalších softwarových produktů, které vyvíjejí vědecké instituce se zaměřením především na analýzu dat uložených v našem informačním systému, ke kterým přistupují přes API (aplikační rozhraní). Jedná se o různé analytické nástroje v Pythonu a dalších programovacích jazycích, které umožňují vědcům efektivně analyzovat shromážděná data a extrahovat z nich cenné informace pro další výzkum. A to by bez naší jedinečné architektury nebylo možné,“ uzavírá Beránek.

Digitální stavebnice Unicorn Universe a architektura

Na softwarové architektuře, která tvoří jádro digitální stavebnice Unicorn Universe, pracuje majitel Unicornu Vladimír Kovář již od roku 2014. „Vždy bylo mou hlavní motivací vyrábět softwarová řešení továrním způsobem, zkrátka to sekat jako Baťa cvičky. Jsem také velkým fanouškem stavebnice Lego,a když toto spojíte s internetem věcí, cloudovými technologiemi a různými koncovými zařízeními jako jsou mobily, notebooky, chytré televize a tablety, které používají HTML5 a JavaScript, získáte základy pro vytvoření naší stavebnice,“ popisuje Kovář. Dodává, že kromě řešení pro CERN, jeho týmy systematicky vyvíjí i další produkty, jako jsou vzdělávací online kurzy Red Monster, zelené energetické certifikáty nebo systémy Damas pro obchod s elektřinou. „Loni jsme postavili v naší architektuře takových systémů 92,“ uzavírá Kovář.

Podpora inovací a vzdělávání

Zapojení studentů a vědeckých institucí do vývoje ITk Production Database nejen podporuje technický pokrok projektu, ale také poskytuje cenné vzdělávací příležitosti pro budoucí generace vědců. Na projektu se podílela zhruba desítka studentů z Unicorn University. Někteří z nich měli vývoj aplikace pro CERN jako téma bakalářské nebo diplomové práce, jiní vývoj zahrnuli do své praxe. Spolupráci Unicorn University s tak prestižní institucí, jakou je CERN, zaštítily veřejné instituce, ČVUT, Akademie věd a Karlova univerzita.

 

Unicorn University je renomovaná soukromá vysoká škola, která nabízí kvalitní vysokoškolské vzdělání v oblasti informačních technologií, byznysu a datové analýzy. Soustředí se na systematické vzdělávání odborníků v akreditovaných bakalářských a magisterských programech s cílem maximalizace konkurenční výhody pro jejich budoucí uplatnění. Promyšlený vzdělávací systém řádně shrnuje a předává vyvážený komplex znalostí složený ze standardů dobré odvětvové praxe, aplikované výzkumné činnosti, korporátního přístupu a partnerské spolupráce s oborovými leadery.

 

Zdroj: PP Partners Prague

 

ČTK Connect ke zprávě vydává obrazovou přílohu, která je k dispozici na adrese http://www.protext.cz.

 

 

Doporučujeme

KOMENTÁŘ: Akcie těžařů vylétly do nebe. Trump nečekaně vycouval z plánu anektovat Grónsko

Ještě před pár měsíci to vypadalo na otevřený konflikt mezi USA a Grónskem, respektive Dánskem. Teď se naopak všechny tři strany opět sbližují. Na stole je totiž dohoda, která utiší obavy Donalda Trumpa a zároveň uhájí suverenitu ostrova. Dohodu z čistého nebe nemohl akciový trh přejít mlčením.

Komunity v Panamě hledají nový způsob ochrany pralesa

Domorodé komunity v panamském regionu Darién začaly podrobně sledovat život ve svých lesích. Kamery a zvukové rekordéry odhalily stovky druhů ptáků a dalších živočichů včetně jaguárů a tapírů. Získaná data teď mohou pomoci zajistit peníze na další ochranu přírody.

Si míří za Trumpem. Ve hře je návrat k americkému plynu za šest miliard dolarů ročně

Čínský prezident Si Ťin-pching tento týden navštíví Washington. Setkání by s americkým prezidentem Donaldem Trumpem mohlo otevřít cestu k obnovení dovozu amerického zkapalněného zemního plynu (LNG) do Číny. Čínské firmy už mají nasmlouvané dodávky za zhruba šest miliard dolarů ročně, kvůli čínskému clu je ale přeprodávají do jiných zemí. Dohoda o odstranění cla zatím není potvrzená.

Ukrajina a Rusko hlásí mrtvé a zraněné po vzájemných útocích

Jednoho mrtvého a tři zraněné si vyžádaly noční ruské útoky na obytné domy a železniční infrastrukturu ve městě Lozova na jihu Charkovské oblasti, informovala ukrajinská Státní služba pro mimořádné události (DSNS). Už dříve oznámila, že v noci na dnešek Rusko podniklo rozsáhlý dronový útok na Záporoží, který zranil pět lidí. Úřady v ruské Brjanské oblasti informují o jednom mrtvém a třech zraněných po ukrajinských náletech.

Trump chce z vítězného oblouku vojenský objekt. Počítá s drony i odstřelovači

Americký prezident Donald Trump chce plánovaný vítězný oblouk u Washingtonu využít také jako vojenský objekt se zázemím pro drony, odstřelovače a se zásobami munice. Americký prezident to v neděli oznámil na sociální síti Truth Social. Projekt přitom čelí žalobě a dosud nemá všechna potřebná schválení.

Skladem munice u Aleppa otřásly silné výbuchy. Nejméně čtyři lidé jsou zranění

Silné exploze ve vojenském skladu jižně od syrského Aleppa zranily podle státních médií nejméně čtyři lidi. Po úvodním výbuchu následovaly další detonace, které komplikovaly zásah záchranářů. Úřady uzavřely příjezdové silnice a vyzvaly obyvatele, aby zůstali doma. Příčina zatím není známá.

Německý kancléř Merz označil předběžné výsledky místních voleb za katastrofu. Rezignovat nehodlá

Německý kancléř Friedrich Merz odmítl spekulace o svém odchodu z funkce a slíbil, že bude pokračovat v práci své koaliční vlády. Reagoval tak na předběžné výsledky voleb ve dvou spolkových zemích, které ukazují na výrazné ztráty jeho Křesťanskodemokratické unie (CDU).

Při nehodě lodi v Norsku zahynul Čech, další tři se pohřešují

Při nehodě lodi v Norsku zahynul Čech, další tři se pohřešují. Dnes to ČTK sdělilo české ministerstvo zahraničí s tím, že místní policie nepředpokládá, že by někdo přežil. Norská média v sobotu informovala, že záchranáři od pátku u ostrova Averöya nedaleko města Kristiansund na západě Norska pátrali po pohřešované rybářské lodi s čtyřmi zahraničními turisty na palubě. V sobotu záchranáři loď objevili, ale bez posádky. Média výslovně neuvádějí, že turisté pocházeli z Česka, bez upřesnění zmiňují Východoevropany.

Salač dojel v Rakousku druhý a přidal další pódium

Filip Salač proměnil povedený víkend na Red Bull Ringu v další výrazný výsledek. Český motocyklista obsadil ve Velké ceně Rakouska druhé místo v kategorii Moto2. Po vítězství v tréninku a kvalifikaci tak sice nezkompletoval vysněný hattrick, přesto získal čtvrté pódium v sezoně.

Leo Brichta v Liberci prohrál s Kacperem Formelou

Leo Brichta se po neúspěšném útoku na titul vrátil do lehké váhy, vítězný restart ale nepřišel. Na turnaji KSW 121 v Liberci nestačil před domácím publikem na Kacpera Formelu. Vyrovnaný duel dospěl až k bodovým lístkům, na kterých měli navrch polského bojovníka dva ze tří rozhodčích.

Pestřejší lesy lépe odolávají extrémům klimatu

Pestrost druhů stromů může lesům výrazně pomoci v době, kdy se častěji potkávají horka, sucho i nadbytek vláhy. Nový výzkum ukazuje, že smíšené lesy zvládají podobné výkyvy lépe než porosty s menším počtem druhů.

Moskva podle starosty města čelila dosud největšímu dronovému útoku

Ukrajina od soboty vypustila na Rusko více než 1600 dronů, z toho 450 na Moskvu, řekl starosta metropole Sergej Sobjanin. Podle ruskojazyčné verze stanice BBC se jedná o největší ohlášený ukrajinský útok na metropoli. Moskevský starosta dodal, že útok se v hlavním městě obešel bez zranění. V Moskevské oblasti si údery vyžádaly dva mrtvé a šest zraněných, uvedl gubernátor Andrej Vorobjov. Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj na síti X oznámil, že Ukrajina v moskevském regionu zasáhla rafinerii, která patří ke klíčovým zařízením ruského ropného průmyslu.

Ministerstvo zahraničí USA schválilo prodej protivzdušných zbraní na Ukrajinu

Americké ministerstvo zahraničí schválilo možný prodej zbraní protivzdušné obrany na Ukrajinu v objemu 2,68 miliardy dolarů (zhruba 57 miliard korun). Diplomacie to oznámila v prohlášení s tím, že nákup by Ukrajina financovala s pomocí evropských příspěvků a amerického grantového a půjčkového programu FMF. Výdaje přes FMF by se v takovém případě započítaly jako americký příspěvek do rekonstrukčního a investičního fondu, na jehož vzniku se Washington s Kyjevem dohodly při uzavření smlouvy o využívání ukrajinského nerostného bohatství.

Kouř a plameny u letiště v Rijádu způsobila hořící palivová nádrž

Poblíž letiště v Rijádu jsou vidět plameny a hustý oblak černého kouře, řekli agentuře AFP dva obyvatelé hlavního města Saúdské Arábie. Vláda se podle agentur zatím k situaci nevyjádřila. Server Flightradar24 uvádí, že mezinárodní letiště čelí významnému narušení provozu. Reportér AFP později uvedl, že u letiště hořela palivová nádrž saúdskoarabské ropné společnosti Aramco.

Naomi Watts převezme v San Sebastiánu cenu za přínos filmu

Naomi Watts dnes večer převezme jednu z nejvýznamnějších cen Mezinárodního filmového festivalu v San Sebastiánu. Herečka a producentka získá cenu Donostia za svou dosavadní kariéru. Součástí slavnostního večera bude také projekce jejího nového filmu The Housewife.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama