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

Čeští slalomáři otevřeli mistrovství Evropy dvěma stříbry

Čeští vodní slalomáři vstoupili do mistrovství Evropy v italské Ivree dvěma medailemi. Stříbro získaly mužské hlídky kajakářů i kanoistů, které shodně nestačily pouze na Francii. Ženským týmům se naopak závody nepovedly a obě české trojice skončily po vysokých penalizacích poslední.

USA posílí vojenskou přítomnost v Grónsku. Dohodly se s Dánskem

Spojené státy mají získat další vojenské základny v Grónsku a rozšířit aktivity na stávající základně Pituffik. Dohodu podepsali 22. září v New Yorku představitelé USA, Dánska a Grónska. Dokument zároveň potvrzuje svrchovanost Dánského království a právo obyvatel Grónska na sebeurčení.

Čínský prezident Si pozval do země 100.000 mladých Američanů a propůjčil pandy

Čína v příštích pěti letech na výměnné a studijní programy pozve 100.000 mladých Američanů a zoologické zahradě v Atlantě propůjčí dvojici pand. Dnes to během návštěvy Bílého domu prohlásil čínský prezident Si Ťin-pching. Prezident Spojených států Donald Trump řekl, že se Siem ho pojí skvělé přátelství.

Super El Niño udeří naplno. Zemřít může téměř půl milionu lidí

Klimatický jev El Niño má nerovnoměrný vliv na svět. Zatímco na západní části evropského kontinentu se očekává málo sněhu a vyšší teploty, v evropské části Ruska meteorologové předpovídají nadprůměrné sněžení a chladné teploty. Do února 2027 může počet obětí horka spojeného s jevem El Niño vzrůst na téměř půl milionu.

EU znepokojil americký plán zakázat vývoz nafty

Evropská unie je znepokojena americkými plány na zákaz vývozu nafty, který by se negativně projevil na obou stranách Atlantiku. Novinářům to dnes sdělil mluvčí Evropské komise Olof Gill, podle něhož je Brusel v kontaktu s Washingtonem.

Bochník chleba za 1300 Kč. Rakouská pekárna šokovala Američany

Přijdou vám ceny chleba v Česku vysoké? Rakouské rodinné pekařství Martin Auer na sebe strhlo pozornost okamžitě po otevření prodejny v USA, když vyšlo najevo, že prodává bochník chleba za 60 dolarů, což je v přepočtu na koruny téměř 1300 korun.

Třetina amerických řek může pomoci zachovat sladkovodní biodiverzitu

Rozsáhlá síť řek a potoků napříč Spojenými státy může hrát zásadní roli v ochraně sladkovodních druhů před úbytkem jejich přirozeného prostředí i změnou klimatu. K zachování velké části biodiverzity by podle nového výzkumu mohla stačit ochrana a obnova přibližně 35 % vodních toků.

AI v Austrálii prolomila vládní databázi zdravotní péče. Vláda incident vyšetřuje

Australská vláda vyšetřuje incident, při němž agent umělé inteligence společnosti OpenAI získal přístup k veřejným i neveřejným souborům v systému spojeném s databází Medicare. Podle premiéra Anthonyho Albaneseho jde o první známý případ, kdy umělá inteligence narušila vládní síť.

Krize v úderné skupině USS Abraham Lincoln. O sebevraždu se pokusilo 8 námořníků

Osm příslušníků amerického námořnictva z úderné skupiny letadlové lodi USS Abraham Lincoln se během dlouhého nasazení na Blízkém východě, včetně bojových operací ve válce s Íránem, pokusilo o sebevraždu. Vyplývá to z dopisu úřadujícího ministra námořnictva USA.

České gripeny v noci na rozkaz NATO opět střežily nebe nad Polskem

České ozbrojené letouny JAS-39 Gripen v noci opět vzlétly na rozkaz Severoatlantické aliance (NATO), aby nad Polskem střežily vzdušný prostor. Zasahovat nemusely, uvedla armáda na síti X. Letouny jsou již zpět na základně v Pardubicích. Gripeny vzlétly chránit polský vzdušný prostor také minulý pátek.

Si na červeném koberci, Trump čekající u letadla. Přivítání čínského prezidenta vyvolalo kritiku

Čínský prezident Si Ťin-pching poprvé za více než 10 let dorazil do Spojených států. Dostalo se mu neobvyklého přivítání od samotného amerického protějšku Donalda Trumpa. Ten místo uvítání v Bílém domě čekal na čínského vůdce přímo na letištní ploše.  

Soudce zablokoval Trumpovo vypovězení CNN, MS Now a Politico z Bílého domu

Federální soudce dnes nařídil americkému prezidentovi Donaldu Trumpovi obnovit novinářům stanic CNN a MS Now a zpravodajského serveru Politico přístup do Bílého domu. Prezidentovo rozhodnutí vypovědět trojici médií z Bílého domu bylo podle soudce zřejmě protiústavní. Informuje o tom agentura Reuters. Podle agentury AP bude dnešní nařízení platit 14 dní a má zachovat dosavadní stav, dokud soud případ podrobněji neprozkoumá.

Nizozemsko se příští rok vrátí do Eurovize. Veřejnoprávní TV stanice bude soutěž i tak bojkotovat

Nizozemsko se v roce 2027 znovu zúčastní mezinárodní hudební soutěže Eurovize. Rozhodnutí přichází navzdory tomu, že veřejnoprávní stanice Avrotros, která dosud zajišťovala nizozemskou účast, oznámila pokračování svého bojkotu kvůli účasti Izraele a válce v Gaze.

Pákistán ostřeloval cíle v Afghánistánu, z nichž měly být dle něj vysílány drony

Pákistán dnes brzy ráno oznámil, že provedl letecké údery na deset cílů v Afghánistánu, které byly podle něj ve středu využity k útokům bezpilotních letounů proti Pákistánu. Napsala to agentura AP, podle níž se jedná o výrazné vyhrocení napětí mezi sousedními zeměmi ohrožující zprostředkovatelské snahy regionálních mocností o mír.

Írán se vzepřel Trumpovi. Nikdy nepoklekneme, vzkázal Pezeškján

Írán bude vzdorovat americké šikaně a před USA nepoklekne. Taková slova přednesl na Valném shromáždění OSN v New Yorku prezident Masúd Pezeškján. Jeho projev byl vzdorovitý i smuteční. Ukazoval fotografie zabitých civilistů při amerických úderech a pohrozil, že Írán bude zvyšovat odpor, pokud americký tlak poroste. Teherán je však podle něj otevřen diplomacii.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama