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

Česká jednadvacítka remizovala v Ázerbájdžánu a zkomplikovala si boj o Evropu

Česká fotbalová reprezentace do 21 let nečekaně klopýtla v kvalifikaci mistrovství Evropy. V Baku proti Ázerbájdžánu pouze remizovala 1:1 a přišla o důležité body. Situaci ve skupině navíc zamotalo překvapivé vítězství Bulharska nad vedoucím Portugalskem.

ANALÝZA: Africký roh na pokraji války? Hrozí nebezpečná řetězová reakce z Etiopie

Válka na Ukrajině trvá pátým rokem. Od letošního jara zuří konflikt na Blízkém východě a nyní se objevila hrozba, že se ve světě rozhoří další velký konflikt. Ten by mohl destabilizovat Africký roh a přispět k další nestabilitě v Perském zálivu. Obavy vzbuzují boje v severní Etiopii, které mohou sloužit jako rozbuška k rozhoření širší a krvavější války a vážné humanitární krizi.

Při ukrajinském dronovém útoku v Krasnodarském kraji zahynuli tři lidé

Tři lidé zahynuli a další dva utrpěli zranění při ukrajinském dronovém útoku v ruském Krasnodarském kraji, uvedly podle agentury Reuters místní úřady. Kvůli útoku vypukly požáry v několika průmyslových areálech, které se podle úřadů podařilo uhasit. Ruské údery hlásí i Ukrajina.

Bobři pomáhají rašeliništím zadržet vodu a lépe zvládat sucho

Bobří hráze dokážou výrazně změnit hospodaření krajiny s vodou. Výzkum z anglického hrabství Cheshire ukázal, že díky nim zůstává v poškozených rašeliništích více vody a mokřady mohou lépe odolávat dlouhým obdobím sucha.

Macron nevyloučil třetí prezidentský mandát, podle ústavy si musí dát pauzu

Francouzský prezident Emmanuel Macron nevyloučil, že by se mohl ucházet o třetí prezidentský mandát. Uvedl to na nahrávce, kterou zveřejnil v pátek magazín Variety. O další mandát by se však mohl ucházet po pauze, kterou si vyžaduje francouzská ústava. Macron je nejmladším francouzským prezidentem od konce druhé světové války.

Írán uvedl, že očekává reakci USA na svůj návrh na otevření Hormuzského průlivu

Írán uvedl, že čeká na oficiální reakci Spojených států na svůj návrh znovu otevřít Hormuzský průliv a ukončit boje na Blízkém východě. Podle deníku The Wall Street Journal americký prezident Donald Trump návrh odmítl, informovala agentura Reuters.

Bangkok bojuje s povodněmi, voda sahá lidem až po stehna

Úřady v Bangkoku vyhlásily kvůli rozsáhlým záplavám stav ohrožení v celé thajské metropoli. Silné deště trvající téměř 48 hodin zaplnily městské kanály a voda zaplavila silnice, domy i obchody. V některých čtvrtích sahala lidem až po stehna, napsala agentura AFP.

Studenti v Německu stávkují na protest proti možnému zavedení povinné vojny

V Německu se konají školní stávky proti možnému návratu povinné vojenské služby. Podle organizátorů je po celé zemi naplánováno více než sto demonstrací, mimo jiné v Hamburku, Berlíně, Kielu a Frankfurtu.

Netflix uvedl Unabombera. Tremblay hraje mladého Kaczynského, Crowe jeho profesora

Příběh Teda Kaczynského dostal nové filmové zpracování. Thriller Unabomber propojuje jeho studentská léta na Harvardu s pátráním FBI po pachateli bombových útoků. Mladého matematika ztvárnil Jacob Tremblay, vedle něhož se objevují Russell Crowe a Shailene Woodley. Film měl na Netflixu premiéru 25. září.

Rusko podle Putina nechystá střet s Evropou; v Pobaltí vidí porušování práv Rusů

Rusko se nepřipravuje k žádnému střetu s Evropou. Dnes to podle agentury Interfax prohlásil ruský prezident Vladimir Putin. Zároveň řekl, že Rusko ví o tom, že pobaltské republiky porušují práva ruskojazyčných obyvatel, na což ale Moskva odpovídá humanitárními prostředky.

Výbuch v domě pod Akropolí zranil tři osoby, po pěti lidech se pátrá

Dvě ženy a jeden muž utrpěli lehká zranění v turisty vyhledávané čtvrti Atén, kde se dnes po výbuchu zřítila část obytného domu, uvedla televize ERT. Po dalších pěti lidech, včetně tří turistů, se pátrá, uvedli řečtí hasiči.

V ráji strojů nesmíme ztratit lidskost, AI nemá řešit etiku, řekl papež v Paříži

Papež Lev XIV. dnes v Paříži varoval před ztrátou lidskosti v době, která podle něho v souvislosti s umělou inteligencí (AI) vytváří "ráj strojů" a lidé stojí před základními otázkami existence. V projevu v Elysejském paláci, který přenášely televize, vyzval papež také k zákazu jaderných zbraní a ochraně života, když kritizoval možnost asistované sebevraždy, kterou letos Francie uzákonila.

Ruské útoky na různých místech Kyjeva zabily čtyři lidi, včetně 14letého chlapce

Při útoku, který Rusko dnes odpoledne podniklo na Kyjev, zemřeli tři lidé, hlásí starosta Vitalij Kličko. Ráno ruský nepilotovaný letoun zasáhl výškový obytný dům, ve kterém zahynul 14letý chlapec. Ruské útoky v ukrajinské metropoli podle informací zveřejňovaných Kličkem zranily skoro tři desítky lidí. Jednoho mrtvého hlásily po ruském útoku úřady v Oděse. V Rusku si ukrajinské dronové nálety vyžádaly životy dvou lidí.

Si Ťin-pching se prošel po červeném koberci. Nedostal však vše, co chtěl

Čínský prezident Si Ťin-pching se sice prošel po červeném koberci, ve Washingtonu však nedostal vše, pro co si přišel. Některé otázky, které jsou pro něj klíčové, nebyly vyřešeny. Trump pompézně přivítal vůdce země, kterou obvinil z vměšování do voleb a obchodního zneužívání USA.

Etiopie na pokraji „totální války“. Rebelové podle armády spustili ofenzivu

V Etiopii se opět rozhořely boje a zaznívají tvrzení o „totální válce“. Rebelové z Tigrajské lidové osvobozenecké fronty (TPLF) zahájili podle armády ofenzivu, na kterou reagovaly vládní jednotky protiútokem. Armáda uvedla, že povstalci utrpěli těžké ztráty. Mezinárodní organizace vyzývají k uklidnění situace.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama