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

Alcaraz senzačně vypadl v Šanghaji a stěžoval si na kvalitu míčků

Španělský tenista Carlos Alcaraz překvapivě skončil na turnaji Masters v Šanghaji už ve třetím kole. Světová trojka nestačila na Belgičana Zizou Bergs, kterému podlehla ve dvou setech. Během zápasu si navíc hlasitě stěžovala na kvalitu míčků. Nečekaná porážka zároveň definitivně otevřela cestu Alexandru Zverevovi na vrchol světového žebříčku.

Papež Lev XIV. půjde na operaci. Lékaři mu našli uzlík na plíci

Papež Lev XIV. podstoupí operaci kvůli nálezu malého uzlíku na plíci. Jednasedmdesátiletá hlava katolické církve bude v úterý 13. října přijata do římské nemocnice Gemelli. Útvar lékaři odhalili při běžném vyšetření a podle papeže byl zachycen ve velmi raném stadiu. Vatikán očekává, že po zákroku stráví v nemocnici přibližně týden.

Plán útoku na základnu využívanou USA téměř jistě řídil Írán, řekl Burnham

Plánovaný zářijový útok na britskou leteckou základnu Fairford využívanou Spojenými státy téměř určitě řídily íránské revoluční gardy, prohlásil dnes podle agentur britský premiér Andy Burnham. Britská diplomacie si dnes kvůli tomu předvolala íránského velvyslance v zemi.

AI podléhá méně bezpečnostním pravidlům než mléko, tvrdí prezident Microsoftu

Umělá inteligence podle prezidenta Microsoftu Brada Smithe podléhá slabší bezpečnostní kontrole než běžné domácí spotřebiče nebo potraviny. Vyzval proto k zavedení celosvětových pravidel, nezávislému posuzování nových systémů a vytvoření mechanismů, které umožní zastavit AI, pokud se vymkne kontrole.

Trump se obrací na ruskou naftu, experti však výrazný pokles cen neočekávají

Americký prezident Donald Trump chce před listopadovými volbami do Kongresu snížit rekordní ceny motorové nafty. Dohodl proto s Ruskem obnovení dodávek paliva na světové trhy a oznámil také energetické příměří mezi Moskvou a Kyjevem. Ekonomové však pochybují, že jeho kroky přinesou řidičům výraznou úlevu.

Tygr rozsápal muže v britském národním parku. Svědci popisují děsivé chvíle

Návštěva zoologického parku Yorkshire Wildlife Park nedaleko britského Doncasteru skončila tragédií. Muž, který se za dosud nevyjasněných okolností dostal do výběhu tygrů, byl jednou ze šelem napaden a na místě zemřel. Policie nyní vyšetřuje okolnosti neštěstí.

KOMENTÁŘ: Akciím už se daří čtyři roky v kuse. Mají se investoři bát blízkého pádu?

V pondělí 12. října 2026 uplynuly čtyři roky od začátku takzvaného býčího trhu na amerických akciích. Třebaže historické statistiky ukazují, že by se období růstu a lámání rekordů mělo chýlit ke konci, na trzích tomu nic nenasvědčuje. Jak dlouho vůbec takový tradiční býčí trh trvá?

Nobelovu cenu za ekonomii získali ekonomové Robert Hall a Michael Woodford

Letošní Nobelovu cenu za ekonomii získali američtí vědci Robert E. Hall a Michael Woodford za výzkum mikroekonomických základů makroekonomické stabilizace. Dnes to oznámila Švédská královská akademie věd. Po týdnu tak skončilo vyhlašování letošních nositelů tohoto prestižního ocenění, kdy byli postupně zveřejňováni laureáti cen za lékařství, fyziku, chemii, literaturu a mír.

Klimatické změny ohrožují přirozené prostředí vorvaňů

Vorvani v jihozápadní části Indického oceánu mohou do konce století přijít o značnou část svého přirozeného prostředí. Rostoucí teploty mění podmínky v oceánu a ovlivňují oblasti, kde tito mořští savci nacházejí potravu. Nový výzkum zároveň odhalil místa, která by pro ně mohla zůstat důležitá i v budoucnu.

Ovce jako nástroj zastrašování. Izraelští osadníci útočí na Palestince a vyhánějí je z domovů

Násilí izraelských osadníků na okupovaném Západním břehu Jordánu stále častěji zasahuje palestinské pastevce a zemědělce. Podle Organizace spojených národů (OSN) letos došlo k více než 1600 incidentům. Rozšiřování osadnických farem připravuje místní rodiny o pastviny, stáda i domovy.

Moskva i Kyjev hlásí desítky sestřelených dronů, kterými v noci útočil nepřítel

Ruské ministerstvo obrany dnes ráno oznámilo noční sestřelení 151 ukrajinských dronů nad deseti ruskými regiony, anektovaným poloostrovem Krym a nad Černým mořem. O škodách nebo obětech se nezmiňuje. Ukrajinské letectvo uvedlo, že Moskva v noci na dnešek na Ukrajinu vyslala 121 útočných dronů, z nichž 89 se podle předběžných údajů podařilo zneškodnit. Varovalo, že nálety pokračují.

Severní Korea opět provokuje. Odpálila několik balistických střel

Severní Korea v pondělí odpálila několik balistických raket, přičemž nejméně dvě z nich dopadly do Japonského moře mimo výlučnou ekonomickou zónu Japonska. Japonsko, USA i Jižní Korea úzce spolupracují na analýze startu a trajektorie letu. Pchjongjang totiž začátkem října uvedl, že otestoval nový typ balistické střely schopné měnit dráhu letu.

Trumpova dohoda s Ruskem o dodávkách nafty vyvolala odpor i mezi republikány

Americký prezident Donald Trump čelí rostoucí kritice kvůli dohodě s Ruskem o dodávkách nafty. Proti jeho rozhodnutí se postavili nejen demokraté, ale také někteří republikáni. Podle nich dohoda porušuje americké zákony a pomáhá financovat ruskou válku na Ukrajině. Trump naopak tvrdí, že chce především snížit ceny pohonných hmot.

Húsíové znovu zaútočili na letiště v Rijádu. Během dvou dnů zemřelo 14 lidí

Mezinárodní letiště v saúdskoarabském Rijádu se během víkendu stalo terčem dvou smrtících útoků jemenských Húsíů. Při sobotním úderu zahynulo 13 lidí a více než 300 dalších utrpělo zranění. V neděli následoval další zásah, který si vyžádal jednu oběť a 11 zraněných. Húsíové varovali, že budou v útocích pokračovat, a vyzvali letecké společnosti i cestující, aby se vyhýbali saúdskoarabským letištím.

Akcie mobilních operátorů se propadly. Za výprodejem stojí plány SpaceX

Společnost SpaceX Elona Muska oznámila další významný krok k vytvoření vlastní mobilní sítě ve Spojených státech. Od investiční firmy Grain Management kupuje licence k využívání rádiových frekvencí, které mají umožnit kombinovat satelitní a pozemní mobilní připojení. Investoři na zprávu reagovali prudkým výprodejem akcií tradičních operátorů. Verizon, AT&T a T-Mobile přišly během jediného dne dohromady o přibližně 62 miliard dolarů tržní hodnoty.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama