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

Rusko zaútočilo na zastávku v Oděse, na Krymu nejezdí některé vlaky

Cílem ruského útoku v jihoukrajinské Oděse se dnes ráno stala autobusová zastávka, na které čekali lidé. Informoval o tom šéf městské vojenské správy Serhij Lysak. Zranění utrpěli tři lidé. Na Rusy okupovaném Krymu nejezdí některé vlaky poté, co v noci na dnešek drony zaútočily na expres Moskva-Simferopol.

Lavazza chce v USA posílit díky novým kávovým tabletám

Italská Lavazza posílá na americký trh nový systém pro přípravu espressa. Místo klasických kapslí sází na tablety vyrobené výhradně z kávy, které neobsahují plast, hliník ani pojiva. Firma tím chce oslovit zákazníky, kteří řeší nejen chuť, ale i odpad po každém šálku.

Čínský prezident Si Ťin-pching přijel do KLDR, chce posílit vztahy obou zemí

Čínský prezident Si Ťin-pching dnes zahájil dvoudenní návštěvu Severní Koreje, která je první od roku 2019. V Pchjongjangu čínský prezident jednal se severokorejským vůdcem Kim Čong-unem, kterého ujistil, že Peking neupustí od svého závazku chránit společné zájmy s KLDR ani nezaváhá ve své podpoře Kim Čong-una. Informovala o tom agentura Reuters.

Írán oznámil zastavení útoků proti Izraeli

Velitelství íránských ozbrojených sil dnes oznámilo ukončení vojenských operací proti Izraeli. Zároveň ale varovalo, že v případě dalších izraelských útoků na Libanon je obnoví, přičemž nové údery budou drtivější než ty nedávné. Prohlášení velitelství zveřejnila íránská agentura Fars, píše agentura Reuters.

Izrael a Írán usilují o uzavření okamžitého příměří, tvrdí Trump

Izrael a Írán usilují o uzavření okamžitého příměří, uvedl dnes americký prezident Donald Trump poté, co obě země v noci na dnešek pokračovaly ve vzájemných útocích. Závěrečná jednání o mírové dohodě pokračují, ale mohou být zmařena neznalostí nebo hloupostí, napsal šéf Bílého domu na sociální síti Truth Social. V předchozím příspěvku vyzval Izrael a Írán, aby na sebe přestaly útočit.

Akciové indexy v Koreji a Japonsku prudce klesly, v Soulu o více než osm procent

Akcie na burzách v Soulu a v Tokiu dnes prudce oslabily, v Soulu hlavní akciový index odepsal přes osm procent. Investoři se zbavují akcií technologických firem, k jejichž růstu v poslední době přispíval i zájem o umělou inteligenci (AI). Rozsáhlý výprodej vyvolaly obavy ze zvyšování úrokových sazeb ve Spojených státech a také další eskalace konfliktu na Blízkém východě.

KOMENTÁŘ: Svede to na nucenou práci. Trump našel nový způsob, jak zavádět cla

V hluku války na Blízkém východě se může zdát, že Donald Trump dal svou celní politiku k ledu. Že přijal únorové rozhodnutí Nejvyššího soudu. Jenže ve skutečnosti Trumpův úřad pilně pracuje na tom, aby se mohla nová cla začít už brzy aplikovat. Jak je to možné?

Shakira vystoupí na fotbalovém šampionátu a zavzpomíná na své děti

Zpěvačka Shakira se vrací na mistrovství světa ve fotbale. V červenci se představí v historicky první poločasové show finálového zápasu, kde s ní na pódiu vystoupí Madonna a korejská skupina BTS. Pro latinskoamerickou ikonu má tento turnaj osobní význam, protože právě díky fotbalové hymně z roku 2010 potkala svého bývalého partnera, se kterým má dva syny.

Arménský premiér Pašinjan vyhrál parlamentní volby, uvedla volební komise

Strana Občanská smlouva arménského premiéra Nikoly Pašinjana vyhrála nedělní parlamentní volby se ziskem 49,8 procenta hlasů. Dnes o tom podle agentur informovala arménská volební komise po sečtení hlasů ze všech volebních místností. Druhá skončila Silná Arménie, kterou vede rusko-arménský miliardář Samvel Karapetjan. Získala 23,3 procenta hlasů.

Izrael zasáhl v Íránu petrochemický komplex, Teherán vyslal rakety na Izrael

Izrael a Írán v noci na dnešek pokračovaly ve vzájemných útocích, což je největší vyhrocení konfliktu od uzavření příměří 8. dubna, napsala agentura AP. Izraelská armáda zasáhla mimo jiné petrochemický komplex na jihozápadě Íránu a část poškodila, uvedla AFP. Íránská média informovala o explozích v několika městech včetně Teheránu a íránské revoluční gardy uvedly, že útočily na letecké základny v Izraeli v reakci na izraelské údery na radarové stanice v Íránu. Gardy též oznámily, že jsou připraveny na rozsáhlé operace na všech frontách. Izrael informoval o raketách vypálených směrem na izraelské území též z Jemenu.

Útok nožem na Penn Station, šest lidí zraněno. New York zpřísňuje opatření

Šest lidí bylo v neděli zraněno při útoku nožem na newyorské Penn Station, jednom z nejrušnějších dopravních uzlů ve Spojených státech. Incident se stal v době, kdy se město připravuje na dvě mimořádně sledované sportovní události – finále NBA a blížící se mistrovství světa ve fotbale.

Zemětřesení na Filipínách si vyžádalo nejméně 16 mrtvých, Malajsie nabídla pomoc

Nejméně 16 mrtvých a více než 200 zraněných si vyžádalo zemětřesení o síle 7,8 stupně, které v noci na dnešek SELČ zasáhlo filipínský ostrov Mindanao. Otřesy poškodily řadu budov a klíčový most ve městě General Santos. Zemětřesení vyvolalo metr vysokou vlnu cunami, která zasáhla okolní pobřeží, informovala agentura AP s odvoláním na filipínské úřady. Malajsie už zasažené zemi nabídla pomoc.

Příměří v ohrožení: Útoky mezi Izraelem a Íránem ženou ceny ropy vzhůru

Ceny ropy v pondělí vzrostly po vzájemných útocích mezi Izraelem a Íránem. Vyvolává to obavy ze zhroucení stále trvajícího křehkého příměří mezi islámskou republikou a USA. Snahy o ukončení konfliktu komplikuje i situace v Libanonu, přesto se zatím ceny ropy drží pod 100 dolary za barel.

USA omezují sledování oceánů, Evropa posiluje vlastní síť

Spojené státy začínají výrazně omezovat jednu z nejambicióznějších sítí pro sledování oceánů. Systém, který více než deset let sbíral data o mořských ekosystémech, klimatu a extrémním počasí, má přijít o většinu svých zařízení. Evropa mezitím investuje do vlastního oceánského monitoringu a chce posílit svou roli ve výzkumu moří.

Filipíny zasáhlo zemětřesení o síle 7,8 stupně, úřady varují před tsunami

Filipínský ostrov Mindanao zasáhlo zemětřesení o síle 7,8 stupně. Otřesy poškodily infrastrukturu a úřady hlásí několik mrtvých a mnoho zraněných. Americké, indonéské a filipínské úřady vydaly varování před tsunami.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama