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

Desítky lesních požárů sužují Floridu a Georgii, tam už živel zničil 120 domů

Dva rozsáhlé lesní požáry, které zuří v americkém státě Georgia sužovaném suchem, zničily přes 120 domů a ohrožují zhruba tisícovku dalších. Mrtví ani zranění zatím hlášeni nejsou, napsala dnes agentura AP. Hasiči v Georgii ve čtvrtek zasahovali u 31 nových a poměrně malých požárů a na sousední Floridě dnes také u více než 120 lesních požárů.

Letiště v Teheránu poprvé od začátku války obnovilo mezinárodní spoje

Letiště Imáma Chomejního v Teheránu dnes ráno obnovilo provoz pro komerční mezinárodní linky, informoval server BBC. Je to poprvé od 28. února, kdy americko-izraelské útoky na Írán spustily válku v regionu. Předminulý týden v ní začalo platit příměří.

Nejméně čtyři mrtví po nočních ruských útocích na Ukrajinu, přes 30 zraněných

Ukrajina v noci čelila rozsáhlému útoku 619 ruských dronů a 47 řízených střel a raket, oznámilo ukrajinské letectvo. Z toho 580 donů a 30 střel bylo sestřeleno nebo zneškodněno. Útok zabil čtyři lidi a dalších více než 30 osob utrpělo zranění, uvedl ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj. Nejméně 14 lidí bylo zraněno při ruském útoku na Dnipro, ranění jsou také v Charkovské, Černihivské či Oděské oblasti, dodal Zelenskyj. Kvůli ruskému útoku vyslalo Polsko preventivně do vzduchu stíhačky. Trosky dronu dopadly ve městě Galati na východě Rumunska, uvedlo rumunské ministerstvo obrany.

USA a Írán obnovují cestu k jednání

Spojené státy a Írán se znovu pokoušejí rozhýbat mírová jednání. Do Pákistánu míří zvláštní vyslanec Steve Witkoff a Jared Kushner, zatímco íránský ministr zahraničí Abbás Arákčí už dorazil do Islámábádu. Přímé setkání s americkou stranou ale Írán veřejně odmítá.

Bořil dostal stop na sedm zápasů sezona pro něj skončila

Kapitán Slavie Jan Bořil dohrál sezonu předčasně. Disciplinární komise mu po víkendovém zápase v Hradci Králové udělila trest na sedm soutěžních utkání. Obránce tak přijde o závěr ligy i nadstavbu a zasáhne až do dalšího ročníku.

Meta propustí tisíce lidí. Zaměstnanci mluví o posedlosti AI

polečnost Meta podle stanice ABC oznámila propuštění zhruba 8 000 zaměstnanců v nadcházejícím měsíci. Jde o zhruba 10 procent pracovní síly. Tisíce pracovních míst přitom nechá neobsazených. Hlavním důvodem jsou zvýšené výdaje na umělou inteligenci, na kterou letos vynaloží 135 miliard dolarů (asi 2,8 bilionu korun).

Benátkám dochází čas. Mohou zmizet pod mořem

Benátky, jedno z nejkrásnějších a turisticky nejvyhledávanějších měst světa, se kvůli změnám klimatu mohou stát minulostí. Podle nové zprávy budou v případě nečinnosti do konce století ztraceny. Zatímco město postupně klesá, mořská hladina stoupá. Současný systém protipovodňových zábran přestane stačit ještě v tomto století.

Sázel na únos Madura. Americký voják skončil v poutech

Americký voják speciálních jednotek zapojený do operace na sesazení venezuelského diktátora Nicoláse Madura byl zatčen za neoprávněné nakládání s utajovanými informacemi. Na predikčním trhu Polymarket vsadil na americký útok na jihoamerickou zemi a únos jejího prezidenta během několika hodin více než 33 tisíc dolarů (asi 683 tisíc korun).

Ruské drony útočily na Oděsu, zabily dva seniory a 15 zranily

Seniorský pár v noci na dnešek zemřel při ruském útoku na Oděsu, informovala ukrajinská Státní služba pro mimořádné informace (DSNS) a městská vojenská správa. Dalších 15 lidí je zraněných. Ruské bezpilotní letouny zasáhly obytné domy, civilní infrastrukturu i nákladní loď mířící do přístavu.

Příměří mezi Izraelem a Libanonem bylo prodlouženo o tři týdny, oznámil Trump

Izrael a Libanon se dohodly na prodloužení příměří o tři týdny. Křehké uklidnění situace ale dál provázejí útoky, politické napětí i nejistota kolem role Hizballáhu. Informovaly o tom agentury Reuters a AP News.

Trump chce koupit Spirit Airlines za peníze daňových poplatníků

Americký prezident Donald Trump zvažuje neobvyklý zásah do leteckého trhu. Místo klasické finanční pomoci by stát podle něj mohl koupit zadlužené Spirit Airlines, stabilizovat firmu a později ji prodat se ziskem. Cílem má být záchrana pracovních míst i udržení konkurence mezi aerolinkami.

Čelní srážka dvou vlaků v Dánsku. Pět lidí je v kritickém stavu

V Dánsku na železničním přejezdu severozápadně od Kodaně se ve čtvrtek brzy ráno čelně srazily dva vlaky. Nehoda si podle zdravotnických zdrojů vyžádala pět těžce zraněných a dalších třináct lidí utrpělo lehčí zranění.

Třinec vyrovnal finále na 2:2 a zlomil Pardubice doma

Finále extraligy nabralo dramatický směr. Třinec zvládl i druhý domácí zápas a po výhře 4:2 dorovnal sérii s Pardubicemi na 2:2. Oceláři tak rychle odpověděli na úvodní porážky z venku a znovu ukázali, že se s nimi musí počítat.

Velšští farmáři žalují firmu kvůli plánovaným elektrickým vedením

Pět set velšských farmářů míří k soudu. Podali hromadnou žalobu na energetickou firmu Green Gen Cymru. Tvrdí, že při plánování nových tras elektrických stožárů porušuje jejich práva a zastrašuje místní lidi.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama