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

Útoky na lodě zvyšují napětí, jednání o konci války s Íránem váznou

Poslední útoky na lodní dopravu v Rudém moři a Ománském zálivu znovu zvýšily napětí kolem války s Íránem, zatímco jednání o jejím ukončení se znovu dostávají do slepé uličky. Teherán trvá na tom, že Hormuzský průliv zůstane uzavřen, dokud Spojené státy nepřijmou jeho podmínky, Washington mezitím zasáhl loď, která měla porušovat blokádu íránských přístavů.

V jackpotu americké loterie Powerball je miliarda dolarů

Jackpot americké loterie Powerball vzrostl na odhadovanou jednu miliardu dolarů, tedy necelých 21 miliard korun. Hlavní výhru se nepodařilo získat ani při pondělním slosování, a středeční tah tak nabídne teprve druhý miliardový jackpot v historii hry za poslední rok. Naposledy se o podobně vysokou částku hrálo loni na Štědrý den, kdy si hráč z Arkansasu odnesl 1,8 miliardy dolarů (téměř 38 miliard korun).

Pákistánský ministr v Íránu jednal o bezpečnosti, setkal se s prezidentem

Pákistánský ministr vnitra Muhsín Nakví navštívil Írán, aby tam projednal bezpečnostní situaci v regionu a spolupráci, uvedlo dnes podle agentury AFP pákistánské ministerstvo zahraničí. Mimo jiné se ministr setkal s íránským prezidentem Masúdem Pezeškjánem. Podle íránského zdroje agentury Reuters však Írán nyní nejedná o prodloužení příměří s USA. Právě Pákistán zprostředkovával minulá jednání o ukončení konfliktu mezi USA a Íránem, jenž začal koncem února americko-izraelskými údery na Írán.

Nehoda přetíženého trajektu v Zimbabwe si vyžádala nejméně

Na nejméně 44 stoupl počet obětí nehody přetíženého trajektu, který se převrátil na jezeře Kariba v Zimbabwe. Informovala o tom dnes zimbabwská policie. Zachránit se podařilo 77 lidí. Policie neposkytla aktuální údaje o tom, kolik lidí bylo zraněno ani kolik osob se stále pohřešuje, napsala agentura AP. Trajekt podle ní provozovala vládní agentura.

Americká SEC chystá nová pravidla pro nabídky kryptoaktiv

Americká Komise pro cenné papíry a burzy bude v pátek jednat o návrhu nových pravidel pro některé nabídky kryptoaktiv. Případné schválení by zatím pouze zahájilo přípravu regulace a otevřelo návrh veřejným připomínkám.

Glyfosát narušuje chování včel a omezuje jejich hledání potravy

Glyfosát, účinná látka používaná v herbicidech k hubení plevelů, může včelám škodit i v dávkách, které je přímo neusmrtí. Výzkumníci zjistili, že po pouhých třech dnech vystavení tomuto herbicidu se aktivita včel při hledání potravy snížila o 13 procent. Současně se změnilo složení chemických látek v jejich mozku, které souvisejí s jejich chováním.

Netflix chystá pokračování filmu Ad Vitam se Sophie Marceau

Francouzský akční thriller Ad Vitam dostane pokračování. Do hlavní role se vrátí Guillaume Canet, kterého doplní Sophie Marceau, Nicolas Duvauchelle a Mathieu Amalric. Natáčení už začalo ve Francii.

Jihokorejské akcie prudce vzrostly, táhly je Samsung a SK Hynix

Jihokorejský akciový trh ve středu výrazně posílil. Hlavní index KOSPI přidal čtyři procenta, když investoři nakupovali především akcie výrobců čipů Samsung Electronics a SK Hynix.

Kolumbie sčítá oběti ničivého zemětřesení

Záchranné týmy pokračují v pátrání po lidech zavalených pod troskami budov na západě Kolumbie. Zemětřesení o síle 7,4 si vyžádalo nejméně 181 mrtvých a tisíce zraněných. Úřady upozorňují, že bilance se může dál zvyšovat.

KLDR vystřelila do Japonského moře další balistickou raketu

Severní Korea dnes ze svého východního pobřeží vystřelila směrem k Japonskému moři balistickou raketu, která zřejmě dopadla mimo výlučnou ekonomickou zónu Japonska. S odvoláním na jihokorejskou armádu to napsala agentura Reuters. Stalo se tak necelý týden poté, co KLDR stejným směrem odpálila jinou balistickou raketu, a několik dní před společným americko-jihokorejským vojenským cvičením.

Thajská vláda v reakci na masovou střelbu přestala vydávat zbrojní průkazy

Thajská vláda v reakci na tragickou střelbu z minulého týdne okamžitě pozastaví vydávání nových povolení k nákupu a držení střelných zbraní. Čtrnáctiletý chlapec při útoku v provincii Nonthaburí nedaleko Bangkoku zastřelil osm lidí a následně spáchal sebevraždu.

Maďarský parlament zvolil Andráse Baku novým prezidentem

Maďarský parlament dnes zvolil bývalého předsedu nejvyššího soudu Andráse Baku novým maďarským prezidentem, uvedly tiskové agentury. Opozice volby bojkotovala, Baka byl jediný kandidát a zvolen byl hlasy vládní strany Tisza, která má ve 199členném parlamentu více než dvoutřetinovou většinu. V tajném hlasování Baku podle maďarské tiskové agentury MTI podpořilo 140 poslanců.

Cena zlata je na dvouměsíčním maximu. Trhy čekají na data o inflaci a sledují napětí v Íránu

Cena zlata v úterý během obchodování vystoupala na více než dvouměsíční maximum a následně se stabilizovala. Investoři čekají na nové údaje o inflaci ve Spojených státech, které mohou naznačit další směřování úrokových sazeb Fedu, zatímco nejistotu zvyšuje napětí kolem Íránu.

Třetina zemědělské půdy vytváří dvě třetiny škod pro přírodu

Zemědělství zabírá více než 40 procent obyvatelné pevniny a výrazně ovlivňuje klima i stav přírody. Dopady ale nejsou rozloženy rovnoměrně. Přibližně dvě třetiny ztrát biodiverzity a přirozeného ukládání uhlíku vznikají jen na třetině zemědělské půdy.

Jednoho mrtvého a dva raněné si vyžádal útok na sklad u Voroněže

Nejméně jednoho mrtvého a dva raněné si vyžádal nálet ukrajinských dronů na ruské město Voroněž, uvedl gubernátor Alexandr Gusev. Drony podle něj zapálily sklady nejmenované velké společnosti, podle médií hoří další sklad internetového prodejce Wildberries. Terčem ukrajinských dronů se podle místních úřadů stala také Orenburská oblast, ležící na rozhraní evropské a asijské části Ruska.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama