Επαναστατικό λογισμικό αλλάζει τα δεδομένα στην ανάλυση πειραμάτων πυρηνικής φυσικής

Ένα άλμα στην ταχύτητα και την αποδοτικότητα των πυρηνικών πειραμάτων υπόσχεται το νέο καινοτόμο λογισμικό με την ονομασία DELERIA, που αναπτύχθηκε μέσα από τη συνεργασία δύο κορυφαίων αμερικανικών ερευνητικών ιδρυμάτων: του Lawrence Berkeley National Laboratory και του Oak Ridge National Laboratory (ORNL). Η τεχνολογία αυτή, πλήρως ονομαζόμενη Distributed Event Level Experiment Readout and Analysis, επιτρέπει τη σχεδόν άμεση μεταφορά και επεξεργασία πειραματικών δεδομένων, εγκαινιάζοντας μια νέα εποχή στον τομέα της πυρηνικής φυσικής.

Μέχρι πρόσφατα, η ανάλυση δεδομένων από πυρηνικά πειράματα απαιτούσε τη μεταφορά τεράστιων όγκων πληροφοριών σε υπερυπολογιστές που βρίσκονταν χιλιάδες χιλιόμετρα μακριά. Η διαδικασία αυτή μπορούσε να διαρκέσει αρκετές ημέρες. Η έλευση του DELERIA μειώνει δραστικά αυτόν τον χρόνο σε λιγότερο από δέκα δευτερόλεπτα, επιτρέποντας στους ερευνητές να παρακολουθούν και να προσαρμόζουν τα πειράματά τους σε πραγματικό χρόνο, χωρίς την καθυστέρηση της μεταγενέστερης ανάλυσης.

Το νέο λογισμικό θα εφαρμοστεί αρχικά στο GRETA (Gamma Ray Energy Tracking Array), έναν υπερσύγχρονο ανιχνευτή ακτίνων γάμμα που βρίσκεται υπό κατασκευή στο Berkeley Lab. Το GRETA έχει σχεδιαστεί για να εξετάζει τη δομή του ατομικού πυρήνα με ακρίβεια που δεν έχει επιτευχθεί ξανά. Με την ενσωμάτωση του DELERIA, οι επιστήμονες αποκτούν τη δυνατότητα να λαμβάνουν τα αποτελέσματα σχεδόν ακαριαία και να προσαρμόζουν τις παραμέτρους των πειραμάτων τους επί τόπου.

Βασικό στοιχείο αυτής της τεχνολογικής προόδου είναι η αξιοποίηση του δικτύου υπερυψηλής ταχύτητας ESnet (Energy Sciences Network), το οποίο έχει αναπτυχθεί από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ. Το δίκτυο αυτό, βασισμένο σε οπτικές ίνες, επιτυγχάνει ταχύτητες μετάδοσης έως 40 gigabits το δευτερόλεπτο, δηλαδή ισοδυναμεί με τη μετάδοση μιας ταινίας υψηλής ανάλυσης κάθε δευτερόλεπτο. Χάρη σε αυτή την υποδομή, το DELERIA είναι σε θέση να μεταδίδει δεδομένα σε αποστάσεις άνω των 3.200 χιλιομέτρων σχεδόν ακαριαία.

Η ταχύτητα δεν είναι το μοναδικό πλεονέκτημα του νέου συστήματος. Το DELERIA διαθέτει επίσης τη δυνατότητα παραλληλικής επεξεργασίας: ενώ ένα μέρος των δεδομένων αποστέλλεται, ένα άλλο μέρος ήδη αναλύεται. Αυτός ο παράλληλος τρόπος λειτουργίας επιταχύνει τη διαδικασία κατά περίπου δέκα φορές σε σύγκριση με τις προηγούμενες μεθόδους.

Κατά τη διάρκεια δοκιμών σε εικονικό περιβάλλον που προσομοίωνε τη λειτουργία του GRETA, το σύστημα απέδειξε ότι μπορεί να επεξεργάζεται έως και 480.000 γεγονότα σύγκρουσης φωτονίων ανά δευτερόλεπτο. Οι πρώτες εκτιμήσεις επιβεβαιώθηκαν πλήρως, ενώ επιπλέον έγινε σαφές ότι η νέα τεχνολογία μπορεί να μειώσει τον όγκο των δεδομένων που χρειάζεται να αποθηκευτούν κατά 97,5%, επιστρέφοντας στους επιστήμονες μόνο τις ουσιώδεις και ήδη επεξεργασμένες πληροφορίες.

Το DELERIA αποτελεί κομβικό στοιχείο της πρωτοβουλίας Integrated Research Infrastructure του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ. Όπως σημειώνει ο Gustav Jansen, πυρηνικός φυσικός στο ORNL και ένας από τους υπεύθυνους του project, η τεχνολογία αυτή μπορεί να εφαρμοστεί σε πλήθος άλλων επιστημονικών οργάνων, ανοίγοντας τον δρόμο για μια νέα γενιά κατανεμημένων και αλληλένδετων εργαστηρίων.

[via]