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

Ruské údery mají na Ukrajině mrtvou a 31 zraněných; Ukrajina zasáhla rafinerii

Počet zraněných po nočních ruských vzdušných úderech na Kyjev stoupl na 20, jsou mezi nimi i dvě děti, uvedl dnes starosta města Vitalij Kličko. Při útocích na Oděskou oblast utrpělo zranění dalších sedm lidí a v Záporožské oblasti zahynula žena, oznámily tamní úřady. Zraněné hlásí i další ukrajinské regiony. Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj uvedl, že Rusko zasáhlo také energetickou infrastrukturu v Sumské a Oděské oblasti, a potvrdil, že ukrajinské síly poškodily rafinerii v ruské Jaroslavli a zasáhly leteckou základnu v Rostově na Donu.

Evropská komise navrhla zákaz sociálních sítí pro děti mladší 13 let

Pro děti mladší 13 let by měl platit zákaz sociálních sítí a teprve patnáctiletí by si mohli založit vlastní účet. Vyplývá to z návrhu takzvaného EU KIDS Act, který dnes představila Evropská komise. Cílem je posílit bezpečnost dětí na internetu v celé Evropské unii, obrysy předpisu přitom nastínila již ve středečním projevu ve Štrasburku šéfka EK Ursula von der Leyen.

Rusko podle tajných služeb chystá útoky v zemích podporujících Kyjev, řekl Tusk

Rusko podle tajných služeb plánuje hybridní útoky s použitím dronů a raket na státy podporující Ukrajinu, včetně Polska. Dnes to v projevu v Sejmu řekl polský premiér Donald Tusk. Pozdní podzim a zima budou podle něho nejkritičtějším momentem v ruské válce proti Ukrajině.

Fico v pátek navštíví Ukrajinu, oznámil Tusk, který se tam také chystá

Slovenský premiér Robert Fico v pátek navštíví Ukrajinu. Dnes to oznámil šéf polské vlády Donald Tusk, který se tam také chystá a se svým slovenským kolegou se sejde. Píší o tom server onet.pl nebo agentura Ukrinform. To, že v pátek jede na Ukrajinu, Fico nečekaně a bez dalších podrobností oznámil při návštěvě Prešova.

Fed poprvé za tři roky zvýšil sazby. Další růst ještě letos nevyloučil

Americká centrální banka poprvé od roku 2023 zvýšila úrokové sazby. Základní sazbu posunula o čtvrt procentního bodu do pásma 3,75 až 4,00 procenta. Fed se snaží dostat pod kontrolu přetrvávající inflaci a současně naznačil, že letošní zvyšování sazeb nemusí být u konce.

Saúdové jsou na to sami. Mezi USA a Hútíi mělo dojít k tiché dohodě

Američtí diplomaté se o víkendu v Maskatu setkali se zástupci jemenských povstalců Hútíů, prozradil zdroj obeznámený se situací podle serveru Axios. Schůzka může vysvětlit, proč americký prezident Donald Trump odmítá přímé zapojení do války s tímto hnutím.

Velké chráněné oblasti pomáhají ptákům zvládat oteplování

Rozsáhlá chráněná území mohou pomáhat severským druhům ptáků lépe zvládat dopady klimatických změn. Výzkum z Finska ukázal, že zejména druhy přizpůsobené chladnějším podmínkám si vedou lépe ve velkých rezervacích než v menších chráněných oblastech.

Ke katastrofě v Nepálu podle studie přispěla změna klimatu

Katastrofa, která koncem srpna zasáhla Nepál, měla souvislost se změnou klimatu, studie World Weather Attribution (WWA). K utržení ledovce a hornin došlo během nebývale vysokých teplot. Analýza upozornila, že v katastrofě hrálo roli více faktorů, změna klimatu však byla destabilizační silou.

Bělorusko propustilo 25 vězňů. USA na oplátku zmírní sankce

Bělorusko propustilo 25 vězňů v rámci dohody se Spojenými státy. Washington výměnou zruší sankce uvalené na dvě běloruské státní společnosti. Jde o další krok v sérii jednání mezi oběma zeměmi, která v poslední době vedla k propuštění stovek lidí.

Trump vyhrožuje EU kvůli Kanadě zastavením obchodu

Americký prezident Donald Trump ostře reagoval na plán Evropské unie (EU) nabídnout Kanadě status přidruženého člena. Varoval, že pokud v tomto kroku vycítí špatný záměr, uvalí na blok vysoká cla nebo zastaví obchod s Evropou. Předsedkyně Evropské komise (EK) Ursula von der Leyen navrhla novou cestu sbližování s Ottawou ve středu během svého projevu ke stavu Unie ve Štrasburku.

ANALÝZA: Hrozí totální válka mezi Hútíi a Saúdy. Trumpovi se situace vymyká z rukou

Na jedné straně stojí zdánlivě špatně vyzbrojená skupina bojovníků v sandálech z chudého Jemenu a na druhé moderní armáda z bohatého saúdského království. Přesto Hútíové rychle postupují podél Rudého moře a Rijád má svázané ruce. Přímé zapojení do války by totiž mohlo situaci na Blízkém východě nebezpečně eskalovat. Přesto hrozí, že ho nakonec konflikt vtáhne spolu s USA.

Mizerná výzbroj a sandály? Arzenál Hútíů překvapil experty

Jemenští Hútíové působí jako mizerně vyzbrojená skupina lidí v sandálech, ve skutečnosti však jejich arzenál zahrnuje moderní zbraňové systémy, jimiž ostatní členové takzvané Osy odporu nedisponují. Zjistila to organizace Conflict Armament Research (CAR).

Volby podle Putina ukáží podporu pro válku, vyzval k co největší účasti

Nadcházející volby ukáží, že miliony Rusů podporují armádu bojující ve válce proti Ukrajině a také semknutost Ruska, prohlásil ruský prezident Vladimir Putin dnes v podvečer v televizním projevu k národu. Šéf státu vyzval k co největší účasti v nadcházejícím hlasování. Účast ve volbách bude společným příspěvkem k vítězství Ruska, prohlásil.

Nedělní parlamentní volby ve Švédsku vyhrála středolevá opozice

Švédská středolevá opozice zvítězila v parlamentních volbách, které se uskutečnily minulou neděli. Uvedla to dnes švédská veřejnoprávní televize SVT na základě svého propočtu po sečtení 99 procent hlasů. Podle volební prognózy stanice už strany dosud vládního pravicového bloku prakticky ztratily naději na získání většiny v parlamentu.

Cutter Gauthier podepsal s Anaheimem smlouvu na šest let

Anaheim si dlouhodobě pojistil jednu ze svých největších mladých hvězd. Útočník Cutter Gauthier podepsal s Ducks šestiletou smlouvu, která mu celkem vynese 81 milionů dolarů, tedy zhruba 1,7 miliardy korun. Americký kanonýr tak dostal výraznou odměnu za průlomovou sezonu.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama