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

Jemenští povstalci z řad Húsíů oznámili námořní blokádu Saúdské Arábie

Jemenští povstalci z řad Húsíů dnes oznámili námořní blokádu Saúdské Arábie. Uvedly to tiskové agentury s odkazem na prohlášení povstalců. Napětí by mohlo vzrůst v Rudém moři a Adenském zálivu, kde v minulosti Húsíové útočili na nákladní lodě.

KOMENTÁŘ: FIFA předvedla světu, jak se vydělávají peníze. Šampionát jí přinesl devět miliard dolarů

Španělským triumfem skončil v neděli fotbalový šampionát pořádaný primárně USA, organizace FIFA teď může začít sčítat výdělky. Zatímco velké akce jsou často finančním fiaskem, zejména pro pořadatele, FIFA na akci utržila asi devět miliard dolarů (190 miliard korun). Jak to dokázala?

Čínská pobřežní stráž dle Manily zranila u sporného atolu filipínského námořníka

Filipínská armáda obvinila čínskou pobřežní stráž z toho, že dnes ve sporné oblasti Spratlyho ostrovů v Jihočínském moři zranila jednoho z filipínských námořníků. Čína naopak uvedla, že filipínští námořníci ignorovali varování a narazili do jejího člunu. Napsaly to agentury AFP a Reuters. Čínské velvyslanectví v Manile na žádost agentur o komentář zatím nereagovalo.

Vyjednavači předložili Íránu návrh na desetidenní příměří

Vyjednávací strany předložily dnes Teheránu návrh na zmírnění napětí ve válce mezi Spojenými státy a Íránem. Součástí nového plánu je desetidenní příměří, které by mělo vést k nalezení dlouhodobého klidu zbraní, a oživit tak prozatímní dohodu uzavřenou minulý měsíc, uvedl podle agentury Reuters vysoce postavený íránský představitel.

Ceny ropy se opět přibližují k psychologické hranici. Válka mezi USA a Íránem děsí trhy

Ceny ropy na světových trzích na začátku týdne výrazně vzrostly. Investoři reagují na další eskalaci války mezi Spojenými státy a Íránem, která znovu vyvolala obavy o bezpečnost přepravy ropy přes Hormuzský průliv. Právě touto strategickou námořní trasou proudí významná část světových dodávek ropy a jakékoli omezení provozu může rychle ovlivnit globální ceny energií. Ceny ropy Brent míří ke 100 dolarům za barel.

Starmer prohlásil, že je pyšný, že předává zemi silnější, než ji převzal

Nyní již bývalý britský premiér Keir Starmer dnes ve svém posledním vystoupení v roli předsedy vlády prohlásil, že je pyšný na to, že Spojené království je nyní silnější než v době, kdy se řízení kabinetu před dvěma lety ujal. Starmer, který následně odjel ke králi Karlu III., aby mu formálně předal rezignaci, zároveň vyjádřil plnou podporu svému nástupci Andymu Burnhamovi.

Vědci našli korálové útesy, které mohou přežít klimatickou krizi

Po celém světě existují desítky tisíc kilometrů čtverečních korálových útesů, které mají schopnost odolávat dopadům klimatických změn a zotavit se po poškození. Nová identifikace těchto odolnějších míst může pomoci lépe zaměřit ochranu jednoho z nejohroženějších mořských ekosystémů.

Ruský útok na nákladní loď u Oděsy zabil deset lidí

Nedělní ruský útok na nákladní loď s kukuřicí u přístavu Oděsa zabil celkem deset lidí, uvedla dnes správa ukrajinských námořních přístavů na facebooku. Dalších osm námořníků se podle ní podařilo zachránit. Dřívější informace hovořily o šesti obětech ruského útoku na plavidlo a čtyřech pohřešovaných. Loď plula pod vlajkou Guineje-Bissau, podle dřívějších informací médií patří tureckému majiteli.

Napětí dál roste. Po íránském útoku zemřel další americký voják

Napětí mezi USA a Íránem dál prudce roste. Americká armáda oznámila smrt dalšího vojáka, který zahynul v severním Iráku při řízené likvidaci nevybuchlé munice z íránského útočného dronu. Druhý voják utrpěl lehčí zranění. Celkový počet padlých Američanů od začátku současného konfliktu tak podle Washingtonu vzrostl na sedmnáct.

Francouzský soud nařídil TotalEnergies zahrnout emise zákazníků do klimatického plánu

Pařížský soud rozhodl, že společnost TotalEnergies musí ve svém plánu náležité péče nově zohlednit také emise vznikající při používání jejích ropných a plynových produktů. Jde o první případ, kdy soud přímo spojil francouzský zákon o povinnosti náležité péče s ochranou klimatu. Firmě dal šest měsíců na předložení upraveného plánu.

Krejčíková po triumfu v Aténách poskočila na 26. místo žebříčku

Barbora Krejčíková navázala na povedený týden v Aténách výrazným posunem ve světovém žebříčku WTA. Díky zisku devátého singlového titulu kariéry se posunula o šest míst na 26. příčku. Česká tenistka zároveň ukončila čekání na trofej, které trvalo od jejího wimbledonského triumfu před dvěma lety.

Maďarský prezident Tamás Sulyok podepsal ústavní dodatek, který ukončuje jeho mandát

Maďarský prezident Tamás Sulyok podepsal sedmnáctou novelu ústavy, která zároveň ukončuje jeho mandát. Prezident označil změnu ústavy za bezprecedentní zneužití politické moci, přesto ji podepsal s odůvodněním, že jako hlava státu musí respektovat platný právní řád.

Indonésie pokračuje v pátrání po obětech. Z potopené lodi zachránili 59 lidí

Indonéští záchranáři našli sedm dalších lidí z lodi KM Nurul Salsa, která se potopila poblíž ostrova Sulawesi. Pět pasažérů se několik dní drželo rybářské konstrukce a plovoucích trosek, matku se synem objevili rybáři poblíž ostrova Balaloho. Osmnáct lidí zůstává pohřešovaných.

Mamdani zvažuje zatčení Netanjahua při Valném shromáždění OSN v New Yorku

Newyorský starosta Zohran Mamdani se členy svého úřadu projednává, zda zatknout Benjamina Netanjahua, až izraelský premiér v září přijede na Valné shromáždění OSN v New Yorku. Mamdani to řekl v rozhovoru s deníkem The New York Times (NYT). Mezinárodní trestní soud (ICC) na izraelského premiéra vydal zatykač kvůli podezření ze spáchání válečných zločinů a zločinů proti lidskosti v Pásmu Gazy. Spojené státy však jurisdikci ICC neuznávají.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama