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.

 

 

Reklama

Doporučujeme

Historická dohoda na dosah? V Libanonu platí dočasné příměří

Americký prezident Donald Trump oznámil platné desetidenní příměří mezi Izraelem a Libanonem a „brzký konec“ války s Íránem, uvedla agentura AP. Příměří slibuje pauzu v bojích a odstranění jedné z překážek pro dohodu mezi Washingtonem, Tel Avivem a Teheránem.

Nový prezident Barmy nařídil zrušení všech rozsudků smrti

Čerstvě zvolený prezident Barmy Min Aun Hlain dnes nařídil zrušit všechny rozsudky ukládající trest smrti, informovala agentura AFP. Jde o první oficiální opatření, které hlava státu od nástupu do funkce zavedla. Prezident a zároveň bývalý šéf armády tak učinil v rámci rozsáhlejší amnestie u příležitosti barmského buddhistického Nového roku Thingyan.

Izrael podle Libanonu porušuje příměří, Hizballáh zaútočil na izraelské vojáky

Izrael pokračuje v bombardování jižního Libanonu i po začátku vyhlášeného příměří, uvedla dnes nad ránem podle agentur Reuters a AFP libanonská média. Militantní šíitské hnutí Hizballáh naproti tomu uvedlo, že v reakci na izraelské útoky bombardovalo skupinu izraelských vojáků na jihu Libanonu. Žárné škody ani oběti nejsou hlášeny. Americký prezident Donald Trump Hizballáh vyzval, aby klid zbraní neporušoval. Generální tajemník OSN António Guterres apeloval na dodržování příměří všemi stranami, píše Reuters.

Bílý dům spouští systém pro navrácení miliard z cel. Má to ale háček

Administrativa amerického prezidenta Donalda Trumpa spustí příští týden slibovaný portál pro navracení peněz z cel uvalených během „Dne osvobození“ na základě legislativy o mezinárodních nouzových ekonomických pravomocích (IEEPA), kterou označil Nejvyšší soud za nezákonnou. Tento krok se setkal s pozitivními ohlasy, odpovědnost za získání svých peněz však klade na samotné dovozce.

Hegseth: Americká blokáda íránských přístavů potrvá tak dlouho, jak bude třeba

Spojené státy budou pokračovat v blokádě íránských přístavů tak dlouho, jak bude třeba, prohlásil dnes šéf Pentagonu Pete Hegseth na tiskové konferenci ve Washingtonu. Americké síly na Blízkém východě jsou podle něj rovněž připraveny obnovit útoky na Írán v případě, že Teherán s Washingtonem neuzavře mírovou dohodu. Ta je podle amerického ministra Íráncům na dosah.

Papež v Kamerunu kritizoval světové lídry za miliardové výdaje na války

Papež Lev XIV. při návštěvě kamerunského města Bamenda ostře kritizoval světové lídry, kteří podle něj kvůli válkám utrácejí miliardy dolarů, místo aby pomohli potřebným. Dodal, že svět pustoší hrstka tyranů, uvedl server Vatican News. Hlava katolické církve se tak vyjádřila poté, co ho americký prezident Donald Trump slovně napadl na sociálních sítích.

Slovensko hodlá blokovat 20. balík sankcí, chce záruky ohledně ropovodu Družba

Slovensko je připraveno blokovat přijetí připravovaného dvacátého balíku sankcí Evropské unie proti Rusku za jeho agresi vůči Ukrajině, dokud Bratislava nedostane záruky ohledně obnovení provozu ropovodu Družba. Řekl to dnes slovenský ministr zahraničí Juraj Blanár. Podle něj Slovensko ale nebude proti uvolnění unijní půjčky pro Ukrajinu ve výši 90 miliard eur (2,2 bilionu korun), kterou dosud blokovalo Maďarsko. To po vítězství opoziční strany Tisza v nedělních parlamentních volbách čeká změna vlády.

Válka otřásá trhy, růst čínské ekonomiky přesto překonal očekávání

Čína je první velkou ekonomikou, která zveřejnila hospodářské výsledky od začátku americko-izraelské války s Íránem. Díky silnému vývozu elektrických a strojírenských výrobků v letošním prvním čtvrtletí se čínská ekonomika nastartovala, přičemž její růst překvapil analytiky, a to i přes dopady konfliktu na ceny energií. To však neznamená, že je druhá největší ekonomika před vnějšími vlivy v bezpečí.

Porušil přísahu. Hegseth čelí pokusu o impeachment

Demokraté ve Sněmovně reprezentantů ve středu předložili šest článků žaloby proti ministru obrany Petu Hegsethovi, píše list The Guardian. V nich vznesli závažná obvinění týkající se i války s Íránem. Snaha o impeachment nemá šanci na úspěch, po listopadových volbách v Kongresu by se to ale mohlo změnit.

Francie propustila zadržovaný tanker z ruské stínové flotily po zaplacení pokuty

Ropný tanker, který Francie minulý měsíc zadržela ve Středozemním moři a který podle prezidenta Emmanuela Macrona patří k takzvané ruské stínové flotile, opustil francouzské teritoriální vody poté, co majitel lodi zaplatil pokutu. Informovaly o tom agentury s odvoláním na místní úřady.

ANALÝZA: Blokáda Hormuzského průlivu? Trump neměl jinou možnost

Americký prezident Donald Trump v posledních týdnech tlačí na otevření Hormuzského průlivu, klíčového koridoru pro přepravu především ropy, ale i zemního plynu, hnojiv a dalších komodit. Paradoxně však nařídil námořnictvu jeho blokádu. Dopady mohou být bolestivé nejen pro Írán, ale i pro USA, Evropu a Asii. Trumpovi však nic jiného nezbývá. Alternativy jsou totiž ještě riskantnější.

Rusko podle Kyjeva podniklo rozsáhlý vzdušný útok, zahynulo nejméně 15 lidí

Rusko za posledních 24 hodin zaútočilo na Ukrajinu 703 bezpilotními letouny a 44 střelami různého typu, oznámilo dnes ráno ukrajinské letectvo na platformě Telegram. Protivzdušná obrana podle něj zneškodnila 636 dronů a 31 střel. Regionální činitelé ráno informovali o nejméně 15 zabitých civilistech: osmi v Oděse, čtyřech v Kyjevě a třech v Dněpropetrovské oblasti. Rusko si nezaslouží uvolnění globální politiky ani zrušení sankcí, reagoval ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj. Ruské úřady hlásí dvě oběti ukrajinských útoků.

Spor Trumpa s papežem mění náladu mezi americkými katolíky

Napětí mezi Donaldem Trumpem a Svatým Otcem přerostlo v otevřený konflikt, který rezonuje i mezi věřícími v USA. Kritika už nepřichází jen od tradičních oponentů prezidenta. Ozývají se i konzervativní katolíci, kteří ho dříve podporovali.

Izrael a Libanon mají po 34 letech jednat

Spojené státy mluví o možné diplomatické změně v konfliktu mezi Izraelem a Libanonem. Donald Trump oznámil, že se mají ve čtvrtek poprvé po 34 letech spojit představitelé obou zemí. Zároveň sílí spekulace o tom, že by se boje v Libanonu mohly přiblížit k příměří.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama