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

Návrat vlků na americký ostrov Isle Royale uspěl

Přesun vlků na odlehlý ostrov Isle Royale v americkém státě Michigan přinesl výsledky. Z původních 19 přemístěných zvířat vznikla populace, která se pravidelně rozmnožuje a vytváří vlastní smečky. Vědci odhadují, že má více než 80% šanci přežít dalších dvacet let. Do budoucna ji však může ohrozit nízká genetická rozmanitost.

Ceny ropy klesají v reakci na příznivé zprávy z USA a Saúdské Arábie

Ceny ropy po předchozím prudkém růstu začaly klesat. Spojené státy oznámily, že jejich energetické zásoby vzrostly. Navíc se objevily zprávy o tom, že přerušení provozu ropovodu East-West bude trvat krátce a Saúdská Arábie vyváží dodatečné dodávky ropy do Asie přes Omán.

USA plánují prodat Izraeli obávanou munici. Bombardování Gazy neustává

Spojené státy plánují Izraeli poslat desítky tisíc obávaných bomb za 2,8 miliardy dolarů (asi 58,9 miliardy korun), jejichž dodávky pozastavila administrativa exprezidenta Joe Bidena kvůli hrozbě vysokého počtu obětí v Gaze. Izrael dál pokračuje v bombardování Pásma Gazy. V úterý nálety zabily nejméně pět Palestinců, včetně dvou dětí. Vysoký komisař OSN pro lidská práva Volker Türk upozornil na možné válečné zločiny páchané v Gaze.

Bývalý kosovský prezident Thaçi čeká v Haagu na rozsudek ve věci válečných zločinů

Bývalý kosovský prezident Hashim Thaçi se ve středu dozví verdikt v jednom z nejsledovanějších procesů v novodobé historii Kosova. Žalobci pro něj a další tři někdejší velitele Kosovské osvobozenecké armády žádají tresty až 45 let vězení za válečné zločiny a zločiny proti lidskosti.

USA: Sněmovna hlasovala proti válce s Íránem. Připojilo se 7 republikánů

Demokraté ve Sněmovně reprezentantů úspěšně prosadili rezoluci o ukončení války s Íránem. K opozici se připojili tři další republikáni. Celkem jich tedy proti konfliktu na Blízkém východě hlasovalo sedm. Jeden z republikánských zákonodárců navíc podal návrh na impeachment ministra obrany Petea Hegsetha.

Výnos desetiletých dluhopisů vlády USA vystoupal na nejvyšší úroveň od roku 2007

Výnos desetiletých amerických vládních dluhopisů dnes poprvé od 19. července 2007 vystoupal až na 5,041 procenta, uvedly agentury. Dělo se tak v návaznosti na to, že investoři již tento týden ve středu očekávají první z řady zvýšení úrokových sazeb americké centrální banky (Fed), píše Reuters.

Ruská fregata světlicemi těsně minula dánský vrtulník, premiérka to odsoudila

Ruská fregata v pondělí v mezinárodních vodách u pobřeží Dánska vystřelila dvě světlice směrem k dánskému vojenskému vrtulníku a stroj jen těsně minula. Podle agentury Reuters to v prohlášení uvedla dánská armáda. Zatímco ruský velvyslanec v Dánsku podle agentury AFP mluvil o provokativních manévrech vrtulníku, dánská premiérka Mette Frederiksen incident odsoudila a označila jej za nezodpovědné jednání Ruska.

Saúdská Arábie závodí s časem. Pokud rychle neopraví ropovod East–West, ceny ropy mohou dál růst

Světový trh s ropou přichází o poslední pojistky v podobě zásob, které pomáhaly tlumit růst cen. Saúdská Arábie po útocích uzavřela strategický ropovod East-West a obchodníci se obávají, že delší výpadek může citelně omezit dodávky. Cena ropy Brent už překročila 107 dolarů za barel.

Trump ruší limity pro elektrárny. EPA chystá zásadní obrat v klimatické politice

Americká Agentura pro ochranu životního prostředí (EPA) zrušila část limitů na emise oxidu uhličitého z uhelných a plynových elektráren. Administrativa prezidenta Donalda Trumpa slibuje levnější energie a méně byrokracie, ekologické organizace však varují před zdravotními i klimatickými důsledky.

Dutiny ve stromech chrání zvířata před vedrem

Staré stromy mohou být pro ptáky, netopýry a další živočichy důležitou ochranou před stále častějšími výkyvy počasí. Jejich dutiny v létě zmírňují horko a za chladných nocí naopak udržují vyšší teplotu. Nový výzkum tak přináší další důvod, proč v lesích chránit především velké a staré stromy.

Nedostatek munice a poškozené základny. Pentagon vydal předběžnou zprávu o válce s Íránem

První souhrnná zpráva inspektora Pentagonu ukazuje nejpodrobnější obraz amerických ztrát ve válce s Íránem. Píše se v ní, že Teherán poškodil či zničil stovky objektů na základnách USA, narušil zásobování americké armády a vyčerpal část zásob vyspělých zbraní.

První na světě: Američané mají na oběžné dráze rozmístěné zbraně

Spojené státy mají na oběžné dráze zbraně pro kontrolu vesmíru, uvedl americký ministr letectva Troy Meink. Jde o první veřejné potvrzení USA, že rozmístily zbraně schopné působit na oběžné dráze. USA uvedly, že tím reagují na hrozby ze strany Číny a Ruska.

Ukrajinci během noci zaútočili v Samarské a Rostovské oblasti

Ukrajinské síly během noci opět zaútočily v hloubi Ruska: v Samarské oblasti podle médií opět napadly rafinérii v Syzrani a v Rostovské oblasti ve městě Taganrog poškodily sklad druhého největšího ruského internetového prodejce Ozon. V Kyjevě ruský dron zasáhl čerpací stanici, kde zranil jednoho člověka, uvedly místní úřady.

Trump ustoupil kvůli kryptozákonu. Přijal přísnější etická pravidla

Donald Trump přistoupil na zpřísnění etických pravidel, která mají pomoci odblokovat rozsáhlou regulaci amerického kryptoměnového trhu. Prezident a první dáma by podle návrhu nesměli vydávat nové digitální tokeny a za určitých podmínek by se omezení mohla dotknout také jejich současných kryptoměnových investic. Klíčové hlasování čeká Senát v úterý.

Zemřel legendární návrhář Bob Mackie. Oblékal Cher nebo Eltona Johna

Americký módní a kostýmní návrhář Bob Mackie zemřel ve věku 87 let. Během více než pěti desetiletí oblékal největší hvězdy showbyznysu, od Cher a Tiny Turner po Eltona Johna nebo Dolly Parton. Proslul třpytem, flitry, kamínky a kostýmy, které na pódiu nešlo přehlédnout.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama