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

ANALÝZA: Na Blízkém východě může vypuknout další válka. Pocítil by ji celý svět

Zatímco konflikt mezi USA a Íránem opět eskaluje, na Blízkém východě může brzy vypuknout další válka. Křehké příměří mezi Saúdskou Arábií a jemenskými povstalci trvá od roku 2022 a nyní je ohroženo rostoucím napětím. Zhroucení tohoto klidu zbraní by mohlo region uvrhnout do ještě větší nestability a vést k zablokování námořní dopravy v Rudém moři. Znamenalo by to další růst cen ropy.

Kyjev podle ministra čelil největšímu ruskému raketovému útoku od začátku invaze

Rusko v noci na dnešek při útoku na ukrajinské hlavní město Kyjev vypálilo největší počet balistických raket od začátku plnohodnotné invaze v únoru 2022. Uvedl to na síti X ukrajinský ministr zahraničí Andrij Sybiha, podle kterého Rusko vyslalo zhruba čtyři desítky balistických střel. Útok si vyžádal mrtvé i zraněné. Nejnovější útok Ruska přišel den poté, co Ukrajina zasáhla drony logistická centra v Moskevské a Tambovské oblasti, při útoku zahynulo osm lidí.

Vlivný německý politik Jens Spahn (CDU) rezignoval kvůli skandálu s náhradním mateřstvím

Německý politik Jens Spahn z Křesťanskodemokratické unie (CDU) rezignoval na funkci předsedy parlamentní frakce vládní koalice poté, co čelil ostré kritice kvůli využití služeb náhradní matky ve Spojených státech. Odpůrci mu vyčítali pokrytectví, protože v minulosti patřil mezi zastánce zákazu náhradního mateřství v Německu.

Pracovník německých drah vypadl po potyčce z vlaku jedoucího 120 km/h

Z vlaku jedoucího rychlostí zhruba 120 kilometrů v hodině vypadl v pátek večer po potyčce s jedním z cestujících bezpečnostní pracovník Deutsche Bahn (DB). Utrpěl velmi těžká zranění a je v kritickém stavu v nemocnici. Případ vyšetřuje policie, která o tom informovala dnes v tiskové zprávě.

Na pochod hrdosti v Bratislavě přišlo podle organizátorů asi 10.000 lidí

Kolem 10.000 lidí se dnes v Bratislavě zúčastnilo podle organizátorů pochodu hrdosti, který zástupci komunity LGBT+ tradičně organizují v rámci programu Duhový pride na podporu a ochranu příslušníků sexuálních menšin. ČTK o tom za pořadatele informovala Aneta Andraščíková. Do jiné části slovenské metropole i tentokrát konzervativní aktivisté svolali vlastní akci s cílem propagovat tradiční rodinu; účast na ní byla značné nižší než na Duhovém pridu.

Hasiči v Norsku pokračují v boji s rozsáhlým požárem, situace zůstává vážná

Hasiči pokračovali v noci na dnešek v boji s rozsáhlým požárem ve městě Drammen na jihu Norska, který podle dosavadních odhadů zničil více než 100 bytových jednotek. Požár se stále nepodařilo dostat pod kontrolu, podle posledních informací ale nezasahuje další obydlí. Naději na zpomalení šíření ohně přináší déšť, napsal na internetu list Aftenposten. Podle norských médií je to nejrozsáhlejší požár v obytné oblasti v zemi od druhé světové války.

Írán po amerických úderech hlásí tři mrtvé, Teherán útočil mimo jiné v Kuvajtu

Írán uvedl, že noční americké útoky si vyžádaly nejméně tři oběti v provincii Hormozgán na jihu země, informovaly dnes agentury AFP a Reuters. Teherán naopak v posledních hodinách zaútočil na cíle v Kuvajtu,v Jordánsku či v Bahrajnu. Oblastní velitelství amerických sil na Blízkém východě (CENTCOM) na síti X uvedlo, že ukončilo již sedmou noční sérii úderů v řadě, hovořilo také o zásazích vojenské infrastruktury a armádních cílů.

Ukrajina zasáhla logistické centrum u Moskvy, Rusko zaútočilo na Oděsu

Ukrajinský dronový útok na logistické centrum v Tambovské oblasti jihovýchodně od Moskvy si vyžádal nejméně sedm obětí a 24 zraněných, uvedly dnes podle agentury AFP místní úřady. Podle Ruska přes noc Ukrajina na Moskevskou oblast vyslala více než 370 dronů. Rusko pak zaútočilo na přístavní infrastrukturu v Oděse, kde jedna osoba zahynula a tři lidé byli zraněni, oznámil na Telegramu šéf regionální vojenské správy Oleh Kiper.

Stoupající moře ohrožuje tažné bahňáky na brazilském pobřeží

Stoupající hladina moře, oteplování oceánů, znečištění i úbytek pobřežních mokřadů zhoršují podmínky pro tažné bahňáky na severovýchodním pobřeží Brazílie. Ptáci, kteří každoročně urazí desetitisíce kilometrů mezi Jižní a Severní Amerikou, přicházejí o klíčová místa k odpočinku i získávání potravy. Vědci zároveň upozorňují, že stejnými změnami trpí i místní ekosystémy a komunity závislé na pobřeží.

Citadel Securities investuje 400 milionů dolarů do Crypto.com

Společnost Citadel Securities investovala 400 milionů dolarů do kryptoměnové burzy Crypto.com. První institucionální investiční kolo v desetileté historii platformy ji ocenilo na 20 miliard dolarů. Nový kapitál má podpořit rozvoj tokenizovaných cenných papírů a derivátů.

Teorie velkého třesku se vrací v nové podobě. Hlavním hrdinou bude Stuart

Majitel obchodu s komiksy Stuart Bloom se vrací v samostatném seriálu, který přímo naváže na události Teorie velkého třesku. Místo dalšího tradičního sitcomu však diváky čeká multivesmírná katastrofa, alternativní reality a výrazně větší množství triků.

Nízká hladina Rýna zdražuje dopravu. Lodě plují jen s pětinou nákladu

Nedostatek srážek a vysoké teploty snížily hladinu Rýna natolik, že nákladní lodě nemohou využívat svou běžnou kapacitu. Omezení prodražuje přepravu surovin a paliv a komplikuje zásobování německého průmyslu. Déšť situaci mírně zlepšil, dopravní náklady však zůstávají vysoké.

Silné zemětřesení zasáhlo Mexiko a Guatemalu. Otřesy dosáhly síly 7,3

Jih Mexika a sousední Guatemalu zasáhlo silné zemětřesení o magnitudu 7,3. Otřesy pocítili lidé od Mexico City až po Salvador a úřady krátce varovaly před možnými vlnami tsunami. Nejsou hlášeny oběti ani rozsáhlé škody, nejméně dva lidé však utrpěli zranění.

Exministr za CDU Spahn čelí výzvám k rezignaci. Má dítě od náhradní matky, což jeho strana odmítá

Předseda parlamentní frakce německých konzervativců a bývalý ministr zdravotnictví Jens Spahn se ocitl pod silnou kritikou poté, co oznámil, že se společně se svým manželem Danielem Funkem stal rodičem díky náhradní matce ve Spojených státech.

Apple sesadil Nvidii z trůnu. Stal se nejcennější společností na světě

Apple sesadil Nvidii z čela žebříčku nejhodnotnějších firem světa. Tržní hodnota výrobce iPhonů vystoupala na přibližně 4,88 bilionu dolarů, zatímco Nvidia po poklesu akcií zaostala o několik desítek miliard. Investoři tím naznačili, že od umělé inteligence už neočekávají zisky jen u výrobců čipů.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama