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

Při požáru školy ve městě Bukavu v Kongu zahynulo nejméně 17 lidí

Při požáru školy ve městě Bukavu v Kongu zahynulo nejméně 17 lidí, včetně dětí. Informovala o tom dnes agentura Reuters s odkazem na svědka neštěstí a místní zdroje. Počty obětí se však podle různých zdrojů liší. Bukavu je pod kontrolou povstalců z aliance AFC/M23, kde AFC představuje politické a M23 ozbrojené křídlo. Příčina požáru není známa.

Ceny amerických výrobců rostou rychleji. Inflace dosáhla 5,4 procenta

Výrobní ceny ve Spojených státech v srpnu znovu výrazně rostly. Meziroční inflace na úrovni výrobců dosáhla 5,4 procenta a proti červenci zrychlila. Za růstem stojí především energie, citelně zdražila například nafta.

Japonsko vyslalo vojáky a vrtulníky na pomoc s požáry v Indonésii

Japonsko se zapojilo do boje s rozsáhlými lesními a rašeliništními požáry v Indonésii. Na západ Bornea dorazila vojenská loď se třemi vrtulníky CH-47 Chinook a personálem, který má pomáhat při hašení ze vzduchu. Kouř z požárů mezitím zasahuje i další země jihovýchodní Asie.

Povstalci Húsíové patrně převzali kontrolu nad významným přístavem

Jemenští povstalci Húsíové převzali kontrolu nad významným přístavem Muchá v Rudém moři. Píší to dnes agentury AFP a Reuters s odkazem na své místní zdroje. Povstalci tak pokračují ve své ofenzivě zahájené minulý týden směrem k strategickému průlivu Báb al-Mandab.

Požár na lodi v čínském přístavu si vyžádal nejméně 20 obětí

Minimálně 20 lidí zahynulo při požáru nákladní lodi v čínském přístavu Čching-tao, uvádí místní státní média. Po dalších pěti lidech záchranáři pátrají. Z celkem 42 lidí na palubě se 12 podařilo evakuovat a pět dalších bylo se zraněními převezeno do nemocnice. Jejich stav je stabilizovaný, píše agentura AFP.

Trump nařídil přezkoumat ochranu vlků v USA

Federální ochrana vlků ve Spojených státech se může znovu oslabit. Americké ministerstvo vnitra dostalo tři měsíce na posouzení, zda se jejich populace zotavily natolik, aby mohly být vyřazeny ze seznamu ohrožených druhů.

Zvýšení sazeb ECB je téměř jisté. Investoři se ale rozcházejí v názorech, co bude pak

Mezi investory panuje jednotné přesvědčení, že Evropská centrální banka (ECB) ve čtvrtek zvýší úrokové sazby. Není však jasné, co bude následovat. Ekonomika eurozóny se ukázala jako odolnější a dopady války s Íránem byly pod očekáváním. Inflační rizika však přetrvávají a navíc rostou výnosy dluhopisů.

Trump slibuje Američanům 5000 dolarů, pokud republikáni vyhrají volby

Americký prezident Donald Trump slíbil každému dospělému Američanovi vyplatit 5000 dolarů, pokud republikáni v listopadových volbách získají většinu v obou komorách Kongresu. Plán, který Trump označil za „Trumpovu dividendu“, by podle odhadů stál více než bilion dolarů. Není zatím jasné, z čeho by vláda peníze financovala ani zda by takový krok byl legální.

Kdy skončí válka s Íránem podle Trumpa? Prezident naznačil termín

Válka s Íránem neskončí dříve než po listopadových volbách v Kongresu, prohlásil americký prezident Donald Trump na stranickém sjezdu v Texasu. Také obvinil Teherán, že se snaží ovlivnit volby ve prospěch demokratů. Toto tvrzení však nepodpořil důkazy.

Zelenskyj je na návštěvě Kanady, má jednat s premiérem Carneyem

Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj dnes přiletěl do Kanady. Po příletu uvedl, že posílení ukrajinské protivzdušné obrany a příprava na další válečnou zimu bude hlavními tématy jeho návštěvy, během které bude jednat s premiérem Markem Carneyem. Letoun s ukrajinským prezidentem v noci přistál v Calgary, napsal kanadský list The Globe and Mail na svém webu.

Údery na Ukrajině a v Rusku si podle úřadů vyžádaly nejméně pět obětí

Ukrajinské a ruské úřady informují o nejméně pěti obětech vzájemných úderů, napsala dnes agentura Reuters. V jihoukrajinském přístavním městě Mykolajiv jsou po ruském útoku hlášeni čtyři mrtví, zatímco v ruské Voroněžské oblasti na jihozápadě země zahynul při úderu ukrajinského dronu jeden člověk.

Putin si podle Trumpa přeje uzavřít dohodu o ukončení války na Ukrajině

Ruský prezident Vladimir Putin si přeje uzavřít dohodu o ukončení války na Ukrajině, prohlásil dnes podle agentury Reuters americký prezident Donald Trump. Kdyby si to přál i ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj, bylo by to hezké, uvedl. Konverzaci s šéfem Kremlu zároveň označil za skvělou. Prezidenti Ruska a USA si v úterý telefonovali o rusko-ukrajinské válce i vzájemných vztazích.

Šance, že AI vyhubí už v příštím desetiletí lidstvo, je víc než deset procent, varuje výzkumník

Umělá inteligence se podle některých odborníků vyvíjí tak rychle, že může v příštích letech představovat existenční hrozbu pro lidstvo. Evan Hubinger, přední výzkumník bezpečnosti umělé inteligence ve společnosti Anthropic, uvedl, že podle něj existuje více než desetiprocentní pravděpodobnost, že by AI mohla během příštího desetiletí zabít všechny lidi.

Finsko se opevnilo na hranici s Ruskem. Nový plot měří 200 kilometrů

Finsko podle serverů Euronews a The Moscow Times dokončilo 200 kilometrů dlouhý bezpečnostní plot na hranici s Ruskem. Opatření má posílit ochranu východní hranice země, kterou Helsinky vnímají jako zranitelnou vůči hybridním hrozbám a možnému využívání migrace k politickému tlaku.

Svět se potýká s nedostatkem nafty. Ceny mohou být vysoké i v dalších měsících

Globální trh s naftou se potýká s omezenými dodávkami, které v nadcházejících měsících pravděpodobně udrží ceny vysoko. Důvodem jsou výpadky rafinerií na Blízkém východě a v Rusku, jejichž dopady zesílily válka v Perském zálivu i ukrajinské útoky dronů.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama