LHC@home

LHC@Home  on vapaaehtoinen laskentaprojekti BOINC- alustalla , jonka CERNin henkilökunta ( ranska:  Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire ) järjestää Large Hadron Colliderin rakentamiseen ja toimintaan tarvittavien laskelmien suorittamiseksi . Näiden laskelmien aikana, joita vapaaehtoiset tekevät kotitietokoneillaan, varautuneiden hiukkasten säteen käyttäytymistä simuloidaan SixTrack-ohjelman avulla eri parametrien suhteen kiihdytinohjausmagneettien vaikutuksesta niihin [ 1 ] . Laskelmien aikana harkittiin mahdollisuutta lisätä projektiin Garfield- ja ATLAS-laskentamoduuleja protonisäteiden törmäysten simuloimiseksi ilmaisimissa, mutta niitä ei koskaan toteutettu (ainakaan BOINC-alustalla) [2] . Myös mahdollisuutta käyttää LHC@home-projektia saatujen kokeellisten tietojen käsittelyyn pohdittiin, mutta suurimmat vaikeudet liittyvät suureen etätietokoneille siirrettävän tiedon määrään (satoja gigatavuja ) [ 3] . Tähän tehtävään LCG - verkkojärjestelmä on kätevämpi .

Projekti toimii hajautetun laskentahallinnan ( eng.  BOINC Manager ) ohjauksessa, joka tekee laskutoimituksia taustalla ja vaatii ajoittain Internet -yhteyden uusien tehtävien vastaanottamiseen ja laskentatulosten lähettämiseen.

Projektin laskennat aloitettiin BOINC-alustalla syyskuussa 2004 [4] . Aluksi hankkeen osallistujamäärä oli rajoitettu ja oli 1000 henkilöä, sitten tätä määrää lisättiin toistuvasti ja sen seurauksena lopulta peruttiin. 5. kesäkuuta 2010 mennessä hankkeeseen on osallistunut yli 99 000 käyttäjää (254 000 tietokonetta ) 182 maasta. Helmikuun 2009 ja syyskuun 2011 välisenä aikana toimeksiantoja annettiin erittäin harvoin, 19.9.2011 alkaen toimeksiantojen antaminen aloitettiin uudelleen [4] . Maaliskuussa 2011 käynnistettiin LHC@Home 2.0 (Test4Theory) -projekti, jonka tarkoituksena on simuloida protonisäteen törmäyksiä.

Sixtrack

Ohjelma simuloi 60 hiukkasen liikettä, jotka liikkuvat kiihdytinrengasta pitkin 1 000 000 sykliä, mikä vastaa alle 10 sekuntia säteiden reaaliajasta kiihdyttimessä [5] . Toistamalla ohjelman käynnistämistä monta kertaa, on mahdollista valita magneettien parametrien konfiguraatio, jossa säde pysyy vakaana liikkuessaan kiihdytinrengasta pitkin (sillä on vakaa jaksollinen, ei kaoottinen kiertorata). Simulaatiossa saatujen tietojen avulla vältetään tilanteet, joissa hiukkassäde voi muuttua epävakaaksi todellisten kokeiden aikana (joka parhaimmillaan voi johtaa nopeaan paikalliseen lämpötilan nousuun, jonka seurauksena magneetit voivat siirtyä suprajohtavuudesta normaali, jota seuraa säteen pudotus ja kiihdytin pysäyttäminen useiksi tunteiksi, ja pahimmassa tapauksessa joidenkin ilmaisimien epäonnistumiseen) [6] . Simuloinnin aikana on myös mahdollista ottaa huomioon kimppujen sähkömagneettisen vuorovaikutuksen vaikutukset säteiden koostumuksessa niiden liikkumisen aikana ( Collective instabilities ) ja törmäykset ilmaisimissa ( English  Beam-beam effect ) , joita ilman on mahdotonta lisätä säteen kimppujen lukumäärä, nipussa olevien varautuneiden hiukkasten lukumäärä ja vastaavasti törmäimen valoisuus kokonaisuutena.  

Kehityshistoria [7]

SixTrackin on kehittänyt Frank Schmidt[ milloin? ] ( eng.  Frank Schmidt ) perustui aiemmin elektroni-positronitörmätäjän DESY -säteiden mallintamiseen kehitettyyn ohjelmaan [8] . Vuonna 2003 Eric McIntosh ja Andreas Wagner CERNin IT -  osastolta alkoivat testata Compact Physics Screen Saver (CPSS) -näytönsäästäjää , joka suoritti SixTrack-ohjelman taustalla CERNin työntekijöiden tietokoneissa. Tammikuussa 2004 Ben Segal ja François Gray keksivät ajatuksen hajautetun tietojenkäsittelyn popularisoimisesta, jotta yleisö tutustuisi CERNin laskennallisiin haasteisiin. Hieman myöhemmin yhteistyössä SETI-instituutin johtajan Dave Andersenin ( ok. Dave Anderson ) kanssa opiskelijoiden Christian Søttrupin ( ok . Christian Søttrup ) ja Jakob Pedersenin ( ok . Jakob Pedersen ) avulla, jotka työskentelivät tuolloin gradujen kirjoittamisen parissa , Ben Segalin johdolla aloitettiin laskentamoduulin sovittaminen syntymässä olevaan BOINC-alustaan ​​[9] ( hieman myöhemmin kehitystiimiin liittyi opiskelija Karl Chen ). Graafisen osan kehitti opiskelija Yasenko Zhivanov ( eng. Jasenko Zivanov ). Suomalaiset opiskelijat Kalle Happonen ja Markku Degerholm perustivat projektin palvelinpuolen , joka mahdollisti alfa- ja beta-testauksen 25 koneelle syyskuuhun 2004 mennessä ensin osana CERNiä ja sitten kokeneiden BOINC-käyttäjien kanssa, mikä lopulta lisäsi ohjelmistojen määrää. aktiivisia projektin osallistujia 6 000:een.            

Marraskuussa 2006 projektin johtaminen siirrettiin CERNin ulkopuolelle Lontoon yliopistolle , ja elokuussa 2011 projekti palasi CERNiin.

LHC@Home 2.0 (Test4Theory)

Tällä hetkellä on myös LHC@home 2.0 -projekti , joka on avoin kaikille [10] . Tämän projektin tarkoituksena on simuloida protonisäteiden törmäyksiä tavoitteena myöhemmin saatujen kokeellisten ja mallitietojen vertailu ja poikkeamien tunnistaminen. Projekti sisältää myös simulaatioita mahdollisista " uuden fysiikan " ilmenemismuodoista standardimallin ulkopuolella [11] .

Projektin toimimiseksi tarvitaan BOINC Manager -ohjelman lisäksi VirtualBox - virtuaalikone , jossa käynnistetään Scientific Linux -käyttöjärjestelmä ja suoritetaan vastaavat laskelmat.

ATLAS@Home

Myös kesäkuussa 2014 käynnistettiin ATLAS@Home - projekti , jonka tarkoituksena on simuloida hiukkasten törmäyksiä samannimisen ATLAS -ilmaisimen puitteissa LCG-verkon lisäksi.

Faktat

• Eri laitteistoalustoilla toimivan laskentakoodin kehittämisen aikana ohjelmoijat kohtasivat erilaisia ​​virhetilanteita eksponentiaali- ja logaritmifunktioiden laskennassa ja sen seurauksena virheitä tehtävän validoinnissa. Näin ollen projektin laskennallinen koodi voi olla eräänlainen testi IEEE 754 -standardin noudattamiselle erilaisille laitteistoalustoille ja kääntäjille [5] .

Katso myös

• Suuri hadronin törmäyskone
• Vapaaehtoiset laskelmat
• BOINC

Muistiinpanot

1. ↑ Elementit: LHC Magnetic System
2. ↑ LHC@home Arkistoitu 2. lokakuuta 2010.
3. ↑ LHC@home
4. ↑ 1 2 BOINCstats | LHC@Home - Luottotiedot Arkistoitu 19. heinäkuuta 2006.
5. ↑ 1 2 Numeeriset simulaatiot
6. ↑ Fys. Rev. ST Accel. Palkit 13, 061002 (2010): Säteeseen liittyvä konesuojaus CERNin suuren hadronitörmäyttimen kokeisiin
7. ↑ SixTrack-historia LHC@homessa
8. ↑ LHC@home Arkistoitu 2. lokakuuta 2010.
9. ↑ Fat Bat kotisivu
10. ↑ Elementit: LHC@home 2.0 -projekti avautuu yleisölle Arkistoitu 12. syyskuuta 2011.
11. ↑ Korkean energian fysiikan simulaatiot | LHC@home 2.0

Linkit

• Luettelo BOINC-alustalla olevista projekteista
• Kaikki venäläiset joukkueet  (linkki ei saavutettavissa)
• Kaikki venäläiset osallistujat  (linkki ei saavutettavissa)
• Hankkeen pääsivusto
• Projektin kuvaus osoitteessa boinc.ru
• Projektin virallisten sivujen käännös
• Projektia koskevien usein kysyttyjen kysymysten käännös
• Tietoja LHC-kiihdytin rakentamisen edistymisestä
• McIntosh E., Schmidt F., de Dinechin. F. Massive Tracking On Heterogeneous Platforms // 9th International Computational Accelerator Physics Conference (ICAP), lokakuu 2006
• herra Werner; Kaltchev D.I.; McIntosh E.; Schmidt F. Laajamittainen keila-keila-simulaatiot CERN LHC:lle hajautettuja laskentaresursseja käyttäen // 10th European Particle Accelerator Conference, Edinburgh, UK, 26.–30.6.2006, s. 526

Keskustelua projektista foorumeilla:

• distributed.ru
• boinc.ru