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

Trumpův bývalý poradce se chystá přiznat v kauze citlivých informací

Bývalý poradce pro národní bezpečnost John Bolton uzavřel s prokurátory dohodu o přiznání viny. Někdejší člen první administrativy Donalda Trumpa, který se později stal jeho ostrým kritikem, má přiznat vinu v kauze nakládání s citlivými informacemi o národní bezpečnosti.

SpaceX chystá rekordní vstup na burzu

SpaceX plánuje největší vstup na burzu v historii. Firma Elona Muska chce získat až 75 miliard dolarů a její hodnota by se mohla přiblížit 1,77 bilionu dolarů. Pokud se odhady naplní, Musk by se mohl stát prvním bilionářem světa.

Řím odklízí škody po prudké bouři

Řím po středeční bouři odstraňuje popadané stromy, poškozené stánky a následky lokálních záplav. Silný vítr zasáhl hlavně severní a severovýchodní části města, kde lámal větve, ničil přístřešky a komplikoval dopravu. V některých ulicích voda zaplavila vozovky a auta zůstala stát v hlubokých kalužích. Úřady zatím řeší hlavně zprůjezdnění ulic a zabezpečení míst, kde hrozí další škody.

V Texasu se objevil nebezpečný masožravý parazit bzučivka. Vědci ji měli za téměř vyhubenou

V jižním Texasu se znovu vyskytla parazitická moucha bzučivka lidožravá, jejíž larvy se živí masem teplokrevných zvířat. Jde o první potvrzený případ v této oblasti od roku 1966 a ojedinělý návrat škůdce, který byl ve Spojených státech před desítkami let prakticky vymýcen.

Zázrak na Everestu. Pohřešovaný Šerpa byl po dnech bez jídla a kyslíku zachráněn

Na Mount Everestu skončilo pátrání, které už mnozí považovali za beznadějné. Nepálský horský průvodce Dawa Sherpa přežil téměř týden ve vysoké nadmořské výšce bez jídla a bez přídavného kyslíku. Záchranáři ho našli ve chvíli, kdy se vlastními silami pokoušel dostat zpět do základního tábora.

Vědci varují před nevyhnutelnou vlnou tsunami ve Středomoří

Slunné pláže francouzské Riviéry sice na první pohled nevypadají jako kulisy pro živelnou katastrofu, ale vědci varují před hrozbou, kterou si většina lidí vůbec nepřipouští. Historická data i moderní počítačové modely ukazují, že ničivé vlny už v minulosti na tamní pobřeží udeřily a tento scénář se může kdykoliv opakovat. Vzhledem ke specifickým podmínkám navíc hrozí, že masa vody zasáhne pevninu s minimálním předstihem a tradiční varovné systémy tak nemají šanci včas zareagovat.

Na 80 procent. Jev El Niño je letos nevyhnutelný, upozorňuje WMO

Klimatický jev El Niño udeří v létě s pravděpodobností 80 procent. Světová meteorologická organizace odhaduje jeho setrvání do podzimu na 90 procent. Síla El Niña zůstává nejistá, meteorologové však očekávají spíše vysokou intenzitu.

Po izraelských náletech na město Gaza je nejméně osm mrtvých a 15 zraněných

Při izraelských náletech na město Gaza bylo dnes nad ránem zabito nejméně osm lidí a dalších nejméně 15 osob bylo zraněno, napsala s odvoláním na úřady agentura AFP. Izrael v Pásmu Gazy provádí útoky téměř denně navzdory příměří uzavřenému na podzim.

Nucenou práci netolerujeme! USA chtějí uvalit nová cla na 60 zemí

Spojené státy oznámily uvalení nových cel na desítky obchodních partnerů kvůli jejich nečinnosti v boji proti nucené práci. Evropská unie (EU) označila cla za nezákonná. Jak je tato moderní forma otroctví ve světě rozšířená?

Státy EU daly podle Kyjeva zelenou prvnímu kroku v přístupových jednáních

Členské státy EU daly zelenou zahájení jednání s Ukrajinou a Moldavskem o první skupině témat týkající se přístupových rozhovorů, napsala ve středu pozdě večer na sociální síti X ukrajinská premiérka Julija Svyrydenková. Ukrajina zahájila rozhovory o přistoupení k EU v létě 2024, více než dva roky po začátku ruské invaze na Ukrajinu, a dosud je blokovalo Maďarsko.

Korejské komunální volby vyhrála vládní strana, prohrála ale boj o Soul

Jihokorejská vládní liberální Demokratická strana (DS) ve středečních komunálních volbách zvítězila ve většině volebních obvodů. Nezískala však klíčový post starosty metropole Soulu, což představuje překážku v úsilí o získání pevnějšího politického mandátu pro prezidenta I Če-mjonga, napsala dnes agentura AP.

Trump má problém. Republikáni se od něj začínají odvracet

Politika amerického prezidenta Donalda Trumpa stále více rozděluje republikány. Po silné kritice části vlastní strany upustil šéf Bílého domu od plánů na zřízení fondu v hodnotě téměř 1,8 miliardy dolarů, který měl mimo jiné vyplácet útočníky na Kapitol. Sněmovnou navíc prošla rezoluce o omezení Trumpových válečných pravomocí. Pro hlasovali čtyři republikáni.

Severní Korea představila nový závod na výrobu paliva pro jaderné bomby

Severokorejský vůdce Kim Čong-un ve středu navštívil nový závod na výrobu paliva pro jaderné bomby a oznámil plány na několikanásobné posílení jaderných sil země. Odhalení továrny souvisí s Kimovými opakovanými sliby rozšířit jaderný zbrojní program, aby se KLDR mohla vypořádat s tím, co označil jako eskalující vojenské hrozby ze strany USA, napsala agentura AP.

Ukrajinský útok na krymský Simferopol si vyžádal tři mrtvé a sedm zraněných

Při nočním ukrajinském útoku na město Simferopol na Ruskem anektovaném Krymu dnes zemřeli nejméně tři lidé a dalších sedm bylo zraněno. S odvoláním na úřady to napsaly agentury AFP a Reuters.

Izrael a Libanon se dohodly na obnovení příměří, v Libanonu budou bezpečné zóny

Izrael a Libanon se ve středu dohodly na prodloužení křehkého příměří a zřízení několika bezpečnostních zón na libanonském území, kam by nesměli vstoupit příslušníci militantního hnutí Hizballáh. Podmínkou příměří je úplné zastavení palby ze strany hnutí a vyhoštění všech jeho členů z oblasti jižně od řeky Lítání. Obě země také odsoudily útoky Íránu na země v regionu a jeho narušování stability na Blízkém východě, uvedli ve středu po dvoudenním jednání ve Washingtonu ve společném prohlášení zástupci USA, Libanonu a Izraele.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama