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

Kritická klimatická hranice je blíž, než se myslelo. Vědci varují před konkrétním rokem

Svět se otepluje výrazně rychleji, než vědci dříve předpokládali. Nová studie amerických výzkumníků naznačuje, že tempo globálního oteplování se v posledních letech zdvojnásobilo. Hranici 1,5 stupně Celsia stanovenou Pařížskou dohodou tak může planeta překročit už v roce 2028, téměř o deset let dříve, než naznačovaly předchozí odhady.

Na jihu Itálie navzdory slibům ministerstva pokračují demonstrace autodopravců

Na jihu Itálie pokračují i dnes demonstrace a blokády autodopravců i po úterním jednání na ministerstvu dopravy, které přislíbilo pomoc této profesní skupině. Protesty již začínají ovlivňovat zásobování ve městech, a to hlavně palivy či čerstvým zbožím. Dvě letiště v Kalábrii vyčerpala zásoby leteckého paliva, píše dnes agentura ANSA. Protesty vyvolal nárůst cen nafty.

Počet obětí dronového útoku na tržiště vzrostl na 153. Mezi mrtvými jsou i ženy a děti

Nejméně 153 lidí zahynulo při dronovém útoku na tržiště v oblasti Abyei, o kterou se přou Súdán a Jižní Súdán. Údery zasáhly také sklad pohonných hmot a způsobily rozsáhlý požár. Místní úřady z útoku obvinily súdánskou armádu. Jeden z jejích důstojníků potvrdil úder na cisterny údajně zásobující polovojenské jednotky. OSN upozornila na desítky civilních obětí včetně žen a dětí.

KOMENTÁŘ: Akcie, dluhopisy i favorit voleb. S čím vším zahýbaly nepokoje ve Francii?

Vlna protestů a nepokojů, která se v posledních dnech prohání Francií, nadělala škody i na tamním finančním trhu. Kvůli strachu z kreditní stability Paříže explodovaly výnosy na francouzských dluhopisech, akcie se naopak poroučely dolů. Predikční trhy pak upravily prognózy ohledně příštího prezidenta Francie. Nebo spíš prezidentky.

Witkoff na schůzce s Putinem hovořil o příměří na Ukrajině a o mírových návrzích

Existuje základ pro dosažení příměří ve válce na Ukrajině, prohlásil americký vyjednávač Steve Witkoff na úvod dnešní schůzky s ruským prezidentem. Uvedl, že přivezl návrhy urovnání konfliktu, a doufá, že Vladimir Putin zváží obnovení americko-rusko-ukrajinských rozhovorů, během kterých by bylo možné posoudit technické otázky, uvedly tiskové agentury.

Lesní půda pohlcuje stále více metanu

Lesní půda může při ochraně klimatu sehrávat důležitější roli, než se dosud předpokládalo. Dlouhodobý výzkum v Německu ukázal, že některé lesní půdy dokážou s rostoucími teplotami a úbytkem srážek pohlcovat stále více metanu. Množství tohoto skleníkového plynu, které půda zachytí, se ve sledovaných oblastech zvyšovalo v průměru o 3 % ročně.

KLDR oznámila rozmístění „nových palebných jednotek“ a vyztužení hranice

Severní Korea rozmístí nové palební jednotky. Oznámila to dnes podle státních médií Kim Jo-čong, vlivná sestra severokorejského vůdce Kim Čong-una, který se delší dobu neukázal na veřejnosti a o kterém se opět objevily spekulace, že zemřel. Už v pondělí Kim Jo-čong pohrozila rozmístěním dodatečných taktických zbraní podél hranice s Jižní Koreou a v úterý se podle agentury KCNA zúčastnila inspekce hraničního opevnění.

Australská poslankyně přišla po útoku autem o obě nohy. Policie stále nezná motiv

Australská poslankyně Helen Haines přišla o obě nohy poté, co do ní před její kanceláří úmyslně najel řidič terénního vozu. Přestože utrpěla devastující zranění, lékařům se podařilo zachránit jí život. Třiačtyřicetiletý podezřelý už stanul před soudem, motiv útoku však zůstává nejasný. Incident otřásl Austrálií, kde jsou násilné útoky na politiky poměrně vzácné.

Venezuelská opoziční vůdkyně Machado vyzývá k demonstracím za konání voleb

Venezuelská opoziční vůdkyně María Corina Machadová vyzvala k uspořádání nových prezidentských voleb ve Venezuele. V noci na dnešek na síti X vyzvala Venezuelce, aby kvůli tomu vyšli ve čtvrtek do ulic. Po únosu prezidenta Nicoláse Madura, kterého Machadová a další opoziční síly neuznávaly, v zemi vládne prozatímní prezidentka Delcy Rodríguezová.

SpaceX oznámila po ztrátách nečekaně velký zisk, Musk mluví o fúzi s Teslou

Šéf americké společnosti SpaceX Elon Musk označil za dobrý nápad možnost spojení firmy s výrobcem elektromobilů Tesla. Učinil tak krátce poté, co SpaceX oznámila, že se ve třetím čtvrtletí dostala do zisku, zejména díky výnosům ze satelitního systému Starlink a počítačových technologií. Čistý zisk činil 4,4 miliardy dolarů (95 miliard Kč) ve srovnání se ztrátou 1,1 miliardy USD ve třetím čtvrtletí loni. Analytici podle agentury Reuters přitom očekávali zisk jen 1,57 miliardy USD.

Baba Jaga se vrací v moderní podobě. Zahraje si ji hvězda legendárního Matrixu

Carrie-Anne Moss, kterou diváci znají především jako Trinity z filmové série Matrix, se představí v novém mysteriózním seriálu Yaga. Moderní zpracování slovanské legendy o Babě Jaze nabídne detektivní zápletku, černý humor i nadpřirozené prvky. Osmidílný seriál bude mít premiéru 23. října.

Nečekaná návštěva v Izraeli. Hegseth se setkal s Netanjahuem

Americký ministr obrany Pete Hegseth a izraelský premiér Benjamin Netanjahu se v pondělí setkali na jihu Izraele, kde probíhá příprava na možné obnovení úderů na Írán. O setkání nejprve informovaly anonymní zdroje, následně ho potvrdil i šéf Pentagonu. Podrobnosti o rozhovoru ale nesdělil. Hlavním tématem měl být Írán.

Panika v Bílém domě: Trumpovi hrozí drtivá porážka, jeho lidé se obracejí proti sobě

Americký prezident Donald Trump má dva týdny na to, aby zachránil svou republikánskou většinu v Kongresu. Jeho spolupracovníci a spojenci se však připravují na následky možného neúspěchu. V Bílém domě podle úředníků, kteří o tom hovořili pod podmínkou anonymity, vládne panika a toxicita nebývalých rozměrů.

JPMorgan přenesl dolarové vklady na Ethereum. Převody teď trvají jen sekundy

Americká banka JPMorgan rozšířila svůj digitální token JPM Coin na veřejnou blockchainovou síť Ethereum. Institucionální klienti díky němu mohou převádět dolarové vklady během několika sekund, a to nepřetržitě včetně víkendů. Banka tak pokračuje v zavádění blockchainových technologií do tradičních finančních služeb.

Musk zvažuje megafúzi za biliony dolarů. Sám to přirovnal k tanci na minovém poli

Americký miliardář Elon Musk zvažuje fúzi společností Tesla a SpaceX. Vznikly dva nezávislé výbory, které tuto možnost prozkoumávají. Kontroverzní podnikatel však případnou fúzi přirovnal ke „stepování na minovém poli“ kvůli vlastnímu střetu zájmů.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama