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

Kolaps ledovce v Nepálu ukázal rostoucí hrozbu oteplování

Mohutný sesuv ledu a hornin v nepálském Himálaji rozpoutal ničivou povodeň, která během několika okamžiků zasáhla celé údolí. Stovky lidí zemřely a mnoho dalších zůstává nezvěstných. Vědci upozorňují, že podobné katastrofy mohou s pokračujícím oteplováním přicházet častěji.

EU chystá nové sankce proti Rusku, mají cílit na 1600 osob a subjektů

Evropská unie připravuje nové sankce proti Rusku, omezení se mají týkat asi 1600 osob a subjektů a má jít o jeden z největších sankčních balíků od začátku ruské války proti Ukrajině. Informoval o tom bruselský server Politico. Podle informací ČTK seznamy během léta rozeslala unijní diplomacie jednotlivým členským státům, aby se k nim vyjádřily. Vše by mělo být schváleno nejpozději na jednání unijních ministrů zahraničí 12. října v Lucemburku.

Chelsea přestřílela Brighton, Fernandes zařídil obrat United

Chelsea zvládla sedmigólovou přestřelku s Brightonem a vyhrála také druhý ligový zápas pod vedením Xabiho Alonsa. Manchester United napravil předchozí zaváhání a díky hattricku Bruna Fernandese porazil Ipswich. První body získal Sunderland, zatímco Leeds remizoval s Brentfordem.

Izrael a Řecko podepsaly obrannou dohodu za tři miliardy eur

Izrael a Řecko dnes podepsaly obrannou dohodu v hodnotě tří miliard eur (přibližně 72 miliard Kč). Na jejím základě Izrael pro Řecko vybuduje vícestupňový obranný systém, jak podle agentury Reuters uvedl mluvčí izraelského ministerstva obrany.

ANALÝZA: Rusko se podle indicií připravuje na represivní mobilizaci

Zima se blíží a válka na Ukrajině nebere konce. Ruská armáda přitom čelí bezprecedentním ztrátám na bojišti a nedostatečnému zájmu mužů ve vojenském věku o vstup do armády. V posledních týdnech se objevují zprávy o možné mobilizaci. Desítky tisíc Rusů v odvodovém věku prchají ze země.

Sánchez: K vlně migrantů do Ceuty přispěly dezinformace šířené z Ruska a Izraele

K masovému přílivu migrantů do Ceuty před měsícem přispěly dezinformace na sociálních sítích z účtů s vazbami na Rusko, Izrael a mezinárodní krajně pravicové hnutí. V rozhovoru s rozhlasem Cadena SER to dnes řekl španělský premiér Pedro Sánchez. Vyloučil, že by za přílivem desítek tisíc migrantů do Ceuty stály marocké úřady a oznámil, že španělský král Felipe VI. navštíví Ceutu, až k tomu budou vhodné podmínky.

KOMENTÁŘ: Investoři tipují, jestli se zvýší sazby v USA. Útok v Hormuzu poskytuje další vodítko

Ještě před týdnem existovala podle investorů zhruba 60procentní šance, že americká centrální banka nechá v září sazby tak, jak jsou. Aktuálně už naopak vzniká 60procentní šance, že půjdou vzhůru. Obrat trendu způsobily dvě události, ke kterým došlo v posledních hodinách.

Francie se topí v dluhu. Budoucnost země je před volbami nejistá

Francie se potýká s rostoucím státním dluhem, vysokým schodkem a slabým ekonomickým růstem. Řešení této krize komplikuje roztříštěná politická scéna. Investoři začínají požadovat vyšší úrok za půjčování peněz státu. Navíc se blíží prezidentské volby. Obavy vzbuzuje možné vítězství krajně pravicové kandidátky Marine Le Pen, u níž investoři nevěří, že by učinila nepopulární kroky, aby stav státních financí zlepšila.

Trump zveřejnil AI video zobrazující zničení íránského ostrova Charg

Americký prezident Donald Trump dnes na sociální síti Truth Social zveřejnil video vygenerované umělou inteligencí (AI), které podle něj zobrazuje zničení íránského ostrova Charg. Národní íránská ropná společnost (NIOC) podle íránských médií popřela, že by se ostrov stal terčem útoku, a uvedla, že provoz tamních ropných zařízení nebyl narušen.

USA a Írán si vyměnily údery. Americká armáda se obává vleklého konfliktu

Spojené státy a Írán si poprvé za více než měsíc vyměnily útoky. Po týdnech relativního klidu tak hrozí opětovné rozhoření vojenských operací na Blízkém východě. Američtí vysocí představitelé varovali ministra obrany Pete Hegsetha před pokračováním války s Íránem. Upozornili, že konflikt celosvětově oslabuje americkou armádu.

Ukrajinské rakety v Belgorodu zabily dva lidi a 16 zranily

Nejméně dva mrtvé a 16 raněných si vyžádalo ukrajinské ostřelování Belgorodu na západě Ruska z nedělního večera, oznámil úřadující gubernátor regionu Alexandr Šuvajev. Ruský dron zasáhl výškovou budovu v Záporoží na jihovýchodě Ukrajiny a zranil dva lidi, informoval náčelník oblastní správy Ivan Fedorov. Jednoho člověka zranily ruské řízené letecké bomby v Izjumu na východě Ukrajiny, uvedly místní úřady. V jihoukrajinském Chersonu pak ruský dron zasáhl zdravotnické zařízení, zranění utrpěli dva zaměstnanci.

Britka zemřela po útoku nožem na nádraží v Německu

Jednatřicetiletá britská občanka zemřela poté, co byla v neděli v noci pobodána na železniční stanici v bavorském městě Rosenheim. Policie v souvislosti s útokem zadržela sedmadvacetiletého muže německé národnosti.

Švýcarské vlaky jezdí po solárních panelech

Švýcarský projekt ukazuje, že železniční tratě nemusí sloužit pouze dopravě. Panely vložené mezi kolejnice vyrábějí elektřinu, aniž by zabíraly další půdu. Malý test už přitahuje pozornost železničních společností v několika zemích.

Jeden člověk zahynul a 15 se pohřešuje po bleskové povodni v Grand Canyonu v USA

Jeden člověk zahynul a zhruba po 15 dalších se pátrá poté, co národní park Grand Canyon (Velký kaňon) na západě Spojených států o víkendu zasáhla silná blesková povodeň. Ta si vyžádala evakuace šesti desítek osob, strhla balvany do řeky Colorado a poškodila jediné vodovodní potrubí, které zásobuje turisty i místní obyvatele. Informovala o tom dnes agentura AP s odvoláním na správu parku.

Trajekt u Kypru se zcela potopil, vedle sedmi obětí se 23 lidí pohřešuje

Trajekt s 267 lidmi na palubě, který se dnes převrhl u pobřeží Severního Kypru, se již zcela potopil. Nehoda si vyžádala nejméně sedm obětí, přičemž 23 lidí je nadále pohřešováno. Podle agentury AFP to uvedly tamní úřady.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama