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

Ester Geislerová odkrývá rodinný příběh svého otce

Ester Geislerová natočila intimní dokument o svém zesnulém otci Petru Geislerovi. Ve filmu otevírá rodinné archivy a společně se sestrou Aňou skládá portrét talentovaného muže, který měl v sobě vřelost i temnější stránku.

Ohnivý mrak nad Francií může usnadnit šíření lesních požárů

Rozsáhlé lesní požáry na jihozápadě Francie dál ohrožují okolí města Bordeaux. Úřady kvůli rychle se šířícím plamenům evakuovaly desetitisíce lidí a nevylučují ani další rozšiřování bezpečnostních opatření. Hasiči zároveň čelí neobvyklému jevu, který podle nich situaci výrazně komplikuje. Nad požáry se totiž vytvořily takzvané pyrokumulonimby, tedy oblaka vznikající přímo působením intenzivního ohně.

Ruské údery na obec v Charkovské oblasti zabily tři lidi

Nejméně tři lidé zemřeli při nočních ruských útocích na obec Balaklija v ukrajinské Charkovské oblasti, uvedl dnes šéf městské vojenské správy Vitalij Karabanov. Ukrajinské letectvo ráno oznámilo, že Rusko v noci útočilo na Ukrajinu čtyřmi střelami a 101 bezpilotními letouny, přičemž obrana zneškodnila 66 dronů. Informuje také o zásazích 18 blíže neupřesněných míst 29 ruskými drony a jednou střelou.

Počet obětí rychle se šířící eboly v Kongu přesáhl 1800

Počet obětí rychle se šířící eboly v Kongu přesáhl 1800, zatímco počet potvrzených případů vzrostl na téměř 4000. Informovala o tom dnes agentura Reuters s odkazem na konžské úřady.

Na Tchaj-wanu objevili jedny z nejvyšších stromů Asie

V odlehlých horách Tchaj-wanu se ukrývají pralesy, které patří k nejcennějším lesním ekosystémům na světě. Vědcům se po letech náročného pátrání podařilo objevit jedli tchajwanskou vysokou 84,1 metru, která je dnes považována za nejvyšší známý strom ve východní Asii. Výzkum zároveň odhalil rozsáhlé porosty obřích stromů s mimořádnou schopností ukládat uhlík.

Krvavá lázeň ve Visa: O práci přijdou tisíce zaměstnanců

Společnost Visa oznámila rozsáhlé propouštění, které zasáhne přibližně 2 600 zaměstnanců po celém světě. Součástí opatření je také zrušení 320 pracovních míst v kalifornském Foster City, kde firma provozuje významné technologické centrum. Vyplývá to z dokumentů předložených úřadům státu Kalifornie.

Tchaj-wan zahájil každoroční vojenské cvičení proti hrozbám Číny

Tchaj-wan v noci na dnešek zahájil každoroční vojenské cvičení, jehož cílem je simulovat reakci na možnou čínskou invazi na ostrov, který Peking pokládá za součást svého území. Desetidenní manévry se budou konat na různých místech po celém ostrově, informovala agentura AP.

Japonská Hirošima si připomněla 81. výročí svržení atomové bomby

Hirošima si dnes připomněla 81. výročí svržení atomové bomby na toto západojaponské město. Spojené státy se tím tehdy snažily přimět Japonsko ke kapitulaci na konci druhé světové války. Starosta města Kazumi Macui při této příležitosti kritizoval světové velmoci za vedení válek a vyzval je, aby přestaly ospravedlňovat držení jaderných zbraní jako odstrašující prostředek, napsala agentura AP.

Írán: USA jsou ochotny vrátit se ke svým závazkům. Přímá jednání ale Teherán popírá

Íránský náměstek ministra zahraničí Kazem Gharibabadi prohlásil, že Spojené státy jsou ochotny vrátit se ke svým závazkům. Popřel však tvrzení amerického prezidenta Donalda Trumpa, že mezi Washingtonem a Teheránem probíhají přímá jednání. Došlo ke konfrontaci mezi Trumpem a ministrem obrany Petem Hegsethem.

Rusko hlásí zneškodnění 605 ukrajinských dronů během noci

Ruská protivzdušná obrana v noci na dnešek zneškodnila 605 ukrajinských dronů nad téměř dvěma desítkami ruských regionů, anektovaným poloostrovem Krymem a vodami Azovského i Černého moře. Podle státní tiskové agentury TASS to ráno uvedlo ministerstvo obrany v Moskvě. O případných škodách se nezmiňuje.

Černé vdovy: Ženy v Rusku lákají rekruty do sňatků. Když padnou, dostanou odškodnění

Kreml po ruské invazi na Ukrajinu v roce 2022 aktivně povzbuzoval nové rekruty k sňatkům. Ruský prezident Vladimir Putin se tak snažil prosazovat tradiční hodnoty uprostřed hrozící demografické krize. Dnes toho zneužívají takzvané „černé vdovy“ – ženy, které si narychlo vezmou rekruta, a když padne v boji, usilují o odškodnění.

V Libanonu zahynuli dva izraelští vojáci, čtyři byli vážně zraněni

Na jihu Libanonu zemřeli dva izraelští vojáci, čtyři byli vážně zraněni, informovala dnes podle tiskových agentur izraelská armáda. Izrael obvinil militantní hnutí Hizballáh z porušení příměří a udeřil na jižní Libanon; tento vývoj ohrožuje probíhající mírové rozhovory, napsal web The Times of Israel (ToI).

Na německém letišti byl nalezen dron s výbušninami

Na letišti Lipsko Halle našli zaměstnanci nedaleko vzletové dráhy dron s výbušninou. Německé úřady označily incident za nový typ bezpečnostní hrozby a zahájily protiteroristické vyšetřování. Během události navíc nákladní letadlo narazilo do dosud neznámého objektu.

Německý soud potrestal mladé extremisty za útoky na uprchlická zařízení

Soud v Hamburku poslal do vězení mladé členy krajně pravicové skupiny Letzte Verteidigungswelle. Podíleli se na útocích proti uprchlickým zařízením a levicovým institucím. Tresty dosahují až pěti let.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama