Мы уже знаем, что Большой адронный коллайдер (LHC) будет самым большим, самым дорогим физическим экспериментом, когда-либо проводимым человечеством. Столкновение релятивистских частиц с энергиями, которые ранее были немыслимы (до отметки 14 ТэВ к концу десятилетия), приведет к образованию миллионов частиц (известных и пока не обнаруженных), которые необходимо отслеживать и характеризовать огромными детекторами частиц. Этот исторический эксперимент потребует огромных усилий по сбору и хранению данных, переписав правила обработки данных. Каждые пять секунд при коллизиях LHC генерируется эквивалент данных на DVD, то есть скорость производства данных составляет один гигабайт в секунду. Для сравнения: обычный домашний компьютер с очень хорошим подключением может загружать данные со скоростью один или два мегабайта в секунду (если вам очень повезет! Я получаю 500 килобайт в секунду). Итак, инженеры LHC разработали новый метод обработки данных, который может хранить и распространять петабайт (миллион гигабайт) данных для коллабораторов LHC по всему миру (без старости и серости во время ожидания загрузки).
В 1990 году Европейская организация ядерных исследований (ЦЕРН) произвела революцию в том, как мы живем. В прошлом году Тим Бернерс-Ли, физик ЦЕРН, написал предложение по электронному управлению информацией. Он выдвинул идею о том, что информация может легко передаваться через Интернет с использованием так называемого «гипертекста». Со временем Бернерс-Ли и его коллега Роберт Кайау, системный инженер в CERN, объединили единую информационную сеть, чтобы помочь ученым CERN сотрудничать и обмениваться информацией со своих персональных компьютеров без необходимости сохранять ее на громоздких устройствах хранения. Гипертекст позволил пользователям просматривать и обмениваться текстом через веб-страницы, используя гиперссылок, Затем Бернерс-Ли создал браузер-редактор и вскоре понял, что этой новой формой общения могут поделиться многие люди. К маю 1990 г. ученые ЦЕРН назвали эту новую сеть сотрудничества Всемирная паутина, Фактически, CERN был ответственен за первый в мире веб-сайт: http://info.cern.ch/, и ранний пример того, как этот сайт выглядел, можно найти на веб-сайте Консорциума World Wide Web.
Таким образом, ЦЕРН не привыкать к управлению данными через Интернет, но совершенно новый LHC потребует особого отношения. Как подчеркнул Дэвид Бэйдер, исполнительный директор по высокопроизводительным вычислениям в Технологическом институте Джорджии, текущая пропускная способность, предоставляемая Интернетом, является огромным узким местом, что делает другие формы обмена данными более желательными. «Если я посмотрю на LHC и на то, что он делает в будущем, то единственное, чего не смог сделать Интернет, - это управлять феноменальным множеством данных.», - сказал он, имея в виду, что легче сохранять большие наборы данных на терабайтных жестких дисках, а затем отправлять их по почте сотрудникам. Хотя CERN рассмотрел совместный характер обмена данными в World Wide Web, данные, которые LHC будет генерировать, легко перегрузят небольшую полосу пропускания, доступную в настоящее время.
Вот почему была разработана LHC Computing Grid. Сетка обрабатывает обширное производство наборов данных LHC по уровням, первый (Уровень 0) находится в ЦЕРНе, недалеко от Женевы, Швейцария. Уровень 0 состоит из огромной параллельной компьютерной сети, содержащей 100 000 усовершенствованных процессоров, которые были настроены для немедленного хранения и управления необработанными данными (1 и 0 двоичного кода), откачанными LHC. На этом этапе стоит отметить, что датчиками будут обнаружены не все столкновения частиц, а только очень малая доля. Хотя может быть обнаружено только сравнительно небольшое количество частиц, это все равно приводит к огромному выходу.
Уровень 0 управляет частями данных, выводимых путем их обработки по выделенным оптоволоконным линиям 10 Гбит / с до 11 1-й уровень сайты по всей Северной Америке, Азии и Европе. Это позволяет сотрудникам, таким как релятивистский коллайдер тяжелых ионов (RHIC) в Брукхейвенской национальной лаборатории в Нью-Йорке, анализировать данные эксперимента ALICE, сравнивая результаты столкновений свинца с ионами LHC с их собственными результатами столкновения тяжелых ионов.
С международных компьютеров уровня 1 наборы данных упаковываются и отправляются на 140 Уровень 2 компьютерные сети расположены в университетах, лабораториях и частных компаниях по всему миру. Именно в этот момент ученые получат доступ к наборам данных, чтобы выполнить преобразование из необработанного двоичного кода в полезную информацию об энергиях и траекториях частиц.
Многоуровневая система хороша, но она не будет работать без высокоэффективного программного обеспечения, называемого промежуточным программным обеспечением. При попытке доступа к данным пользователю может потребоваться информация, которая распространяется по петабайтам данных на разных серверах в разных форматах. Промежуточная платформа с открытым исходным кодом под названием Globus будет нести огромную ответственность за беспрепятственный сбор необходимой информации, как если бы эта информация уже находилась в компьютере исследователя.
Именно эта комбинация системы уровня, быстрого подключения и оригинального программного обеспечения может быть расширена за пределы проекта LHC. В мире, где все становится «по требованию», такого рода технологии могут сделать Интернет прозрачный до конечного пользователя. Там будет мгновенный доступ ко всему: от данных, полученных в результате экспериментов на другой стороне планеты, до просмотра фильмов высокой четкости без ожидания индикатора выполнения загрузки. Подобно тому, как Бернерс-Ли изобрел HTML, LHC Computing Grid может произвести революцию в том, как мы используем Интернет.
Источники: Scientific American, ЦЕРН
