ТАСС, 10 июня. Ученые создали новый алгоритм для "просеивания" данных с детектора LHCb Большого адронного коллайдера (БАК). Для анализа столкновений частиц ему нужны только видеокарты. Это удешевит обработку данных, пишет пресс-служба НИУ ВШЭ со ссылкой на статью в научном журнале Computing and Software for Big Science.
"За счет отказа от центральных процессоров новая конструкция вычислительной "фермы" получилась проще, чем у предшествующих систем регистрации событий на ускорителях. До сих пор часть задач такого рода на подобных системах решали центральные процессоры, а часть – графические, что заметно усложняло их общую архитектуру", – рассказал один из авторов статьи, глава группы LHCb в ВШЭ Денис Деркач.
Основным источником данных для ученых, которые работают на БАК и других ускорителях частиц, служит информация о частицах, которые в них образуются. Физики фиксируют эти частицы не напрямую, а по следам, которые оставляют столкновения продуктов их распадов со стенками детекторов. Каждую секунду внутри БАК рождается бесчисленное множество частиц, но большая часть из них уже давно известна и неинтересна ученым.
Найти интересные события в этом объеме данных очень сложно не только вручную, но и при помощи простых компьютеров. Поэтому для предварительного "просеивания" данных специалисты CERN используют нейросети и специализированные алгоритмы для суперкомпьютеров.
Каждое обновление БАК или постройка еще более мощных ускорителей, в свою очередь, увеличивает количество возможных типов частиц, которые образуются при столкновениях протонов или тяжелых ионов. Поэтому ученые, которые работают в разных проектах БАК, непрерывно совершенствуют алгоритмы для того, чтобы их ускорить.
Новый "мозг" для БАК
Деркач и его коллеги разработали подобную систему для детектора LHCb. Его задача состоит в том, чтобы изучать свойства самых тяжелых частиц, которые появляются в результате столкновений протонов и тяжелых ионов внутри БАК, а искать следы "новой физики" в их распадах и взаимодействиях. Эту систему ученые назвали в честь Фрэнсис Аллен, которая работала в области теории вычислительных систем и была первой женщиной, получившей Премию Тьюринга.
Главная особенность "Аллен", как отмечают ученые, заключается в том, что эта система полностью создана на алгоритмах, которые в своей работе используют толко ресурсы графических процессоров. Она может напрямую работать с данными, которые собирают различные компоненты LHCb.
Видеокарты и похожие на них вычислительные устройства работают с нейросетями и многими другими математически простыми алгоритмами гораздо быстрее, чем классические компьютерные процессоры. По словам исследователей, благодаря этому в CERN и других научных центрах можно будет использовать суперкомпьютеры с меньшими размерами и потреблением энергии.
Расчеты ученых и первые тесты "Аллен" на данных прошлого цикла работы БАК показывают, что для обработки данных из обновленного LHCb нужно будет всего 500 видеокарт, если их ресурсы будут использоваться оптимальным образом.
Благодаря этому можно будет сэкономить около двух миллионов долларов США на закупке оборудования, а также его поддержке. В далекой перспективе подобные алгоритмы можно будет применять и на других детекторах БАК и прочих ускорителях частиц, что ускорит поиски "новой физики", заключают Деркач и его коллеги.