oldi

Открытая лаборатория в CERN

Сергей Пахомов

В рамках мероприятия Intel Cloud Computing event at CERN нам удалось побеседовать с главой CERN Open Labs Вольфганом фон Рюденом.

КомпьютерПресс: Расскажите о направлениях работы вашей лаборатории.

Вольфган фон Рюден: Одно из наиболее важных и интересных направлений нашей работы — это синхронизация больших баз данных. На Большом адроном коллайдере есть общая база данных о работе ускорителя и обо всех его экспериментальных установках. В этой базе постоянно отображается все, что происходит с каждой из установок — от температуры в любой из его частей до всех перестроек и перестановок. Каждый из детекторов имеет примерно миллион параметров, характеризующих его состояние. Когда детектор начнет собирать физические данные, то объемы баз данных возрастут многократно. Они хранятся в CERN, но мы должны обеспечить доступ к ним всем университетам, участвующим в работе детектора, чтобы ученые могли проводить все необходимые исследования на своих рабочих местах. Для этого надо создать в университетах по всему миру точные копии баз данных CERN и постоянно обновлять их. Синхронизацию баз данных мы реализуем через Сеть, не связываясь ни с какими дисками и лентами. Причем обновляются они практически мгновенно после появления новых данных.

 

Рисунок

Глава CERN Opne Lab Вольфган
фон Рюден

Есть у нас и промышленное направление работы — здесь мы активно сотрудничаем с компанией Siemens в плане PLC и систем SCADA (автоматизированного проектирования). Не менее интересны для нас и вопросы обеспечения безопасности, в широком смысле этого слова. Безопасность работы с жидкими газами, безопасная подача воды, автоматизация этого процесса и т.п. Мы не одни занимаемся такими проблемами: нечто подобное делают компании, которые обеспечивают безопасность движения и подачи воды в Нью-Йорке. Мы с удовольствием сотрудничаем с небольшими компаниями, которые обладают оригинальными решениями в таких областях.

Интересно отметить, что порой работа по разным направлениям у нас пересекается. В частности, работа над SCADA дает результаты, которые активно используются в синхронизации баз данных.

КП: Что вы думаете об использовании графических процессоров NVIDIA для высокопроизводительных вычислений?

В.Р.: Действительно, сегодня бытует мнение, что графические процессоры могут использоваться в качестве сопроцессоров для решения некоторых задач HPC. Пытаясь самостоятельно изучить эту проблематику, мы пришли к выводу, что по крайней мере для вычислений с плавающей запятой она не слишком хороша. Кроме того, для этого требуется специальное программирование, что также усложняет работу.

Физики создают свои сложнейшие программы для анализа физических процессов в экспериментальной установке, и вряд ли можно быстро все это переделать в новую систему программирования. Естественно, я ни в коем случае не хочу исключать такую возможность, но она должна служить для определенного класса задач.

КП: Что вы используете для пересылки баз данных — Интернет или какие­то специальные каналы связи?

В.Р.: И то и другое. У нас есть оптические каналы связи между CERN и 11 основными физическими лабораториями по всему миру, по которым можно передавать данные со скоростью 10 Гбит/с. Мы уже проводим тестирование передачи данных на скорости 40 Гбит/с между CERN и Амстердамом и планируем в будущем переходить и на 100 Гбит/с. Это связано с тем, что 10 Гбит/с нам явно не будет хватать, когда установки начнут набирать настоящие экспериментальные данные. Ожидается, что их объем будет достигать 80 Гбит/с.

В самом вычислительном центре CERN у нас более 8 тыс. серверов и множество 10-гигабитных каналов передачи данных. Но для передачи всё больших объемов данных необходимо увеличивать количество стоек интерконнекта. И внутри CERN у нас назрела необходимость перехода на более высокую скорость.

Мы уверены, что нам удастся решить поставленные задачи, поскольку, как показывает опыт последних десяти лет, технологические возможности в сетях передачи данных развиваются гораздо стремительнее, чем ожидается. Когда мы планировали возможности CERN на 2010 год в 2001 году, то называлась пропускная способность в 600 Мбит/с. Как видите, жизнь оказалась в 15 раз быстрее наших планов, причем за гораздо меньшие деньги.

Через несколько лет вполне можно представить себе такую ситуацию, когда ученый будет сидеть в Дубне, или в Киеве, или в Пекине на берегу реки и на своем ноутбуке запускать задачи по обработке данных, только что полученных в CERN. Таким образом будет реализована ситуация полной демократии и вовлеченности в научный процесс для всех участников работы по всему миру. Уверен, что так и будет. И во многом нам помогут «облачные» сервисы, которые приобретают всё большую популярность.

КП: И когда же настанет это счастливое время?

В.Р.: Точной даты я назвать не могу, но процесс перехода к нему уже начался. Его успех зависит и от нас, и от наших партнеров, в частности от компании Intel, процессоры которой успешно трудятся в нашем вычислительном центре. Нам очень важны и те стандарты, которые вырабатываются в соответствующих органах, потому что в своей работе мы используем только промышленные стандарты. Важно интегрировать и большой опыт CERN в таких областях, как Grid-computing, в создающиеся структуры облачных вычислений.

КП: Те 11 центров, о которых вы говорили, работают независимо друг от друга или используют одинаковые программы обработки?

В.Р.: Естественно, они работают по скоординированным научным программам — это принцип нашей науки. Чтобы восстановить столкновение частиц пучков в детекторе, требуется соединить результаты расчетов доброй сотни частей этого детектора. Эти программы пишутся в университетах по всему миру и потом объединяются в единое целое. Чтобы можно было сравнивать физические результаты, полученные в разных университетах, надо быть уверенным, что они получены в результате счета аналогичных программ. Коллективная работа тысяч ученых и сотен университетов — это одна из неотъемлемых черт физики элементарных частиц. Сначала все они совместно разрабатывали ускоритель и детекторы, потом строили их, а теперь хотят иметь доступ ко всем полученным данным и обрабатывать их. Честно говоря, в CERN не так уж много физиков — в основном они работают в своих институтах. Именно для этого совместными усилиями и была создана уникальная установка — Большой адронный коллайдер.

Кстати, хочу специально подчеркнуть, что десятки российских институтов и тысячи российских ученых сотрудничают с CERN. Они вносят вклад во все элементы исследований, в том числе и в работу вычислительного центра, работая и в самом CERN, и в своих родных институтах.

КП: Каким будет следующий ускоритель?

В.Р.: Сейчас идут разговоры о создании линейного электрон­позитронного коллайдера на несколько ТэВ энергии, но пока даже не решено, в какой стране он будет построен.

Дело в том, что задача Большого адронного коллайдера — обнаружить новые частицы, и в первую очередь «хиггсы». Но в столкновении двух протонов с колоссальной энергией рождаются тысячи частиц, и новые среди них в лучшем случае можно только обнаружить, но уж никак не изучить. Для тщательного изучения новых частиц, их свойств и продуктов распада гораздо лучше подойдет другой ускоритель, в котором будут сталкиваться электроны и позитроны. В таком столкновении всегда рождается только то, что нужно, безо всяких дополнительных тысяч мешающих частиц. Но строить этот новый ускоритель имеет смысл только после того, как на LHC будут найдены новые частицы, хотя бы только один «хиггс».

Еще один интересный момент. Этот новый ускоритель будет линейным, поскольку закручивать электроны такой энергии не удается по разным причинам. Длина нового линейного ускорителя составит 40-50 км, и пока даже неясно, где именно он будет построен. Есть инициативная группа энтузиастов, которая обсуждает его детали на своих встречах. Возможные места постройки — Германия, Россия, Япония и CERN. Скорее всего его построят в CERN. Просто потому, что здесь уже сложилось сообщество, способное его разрабатывать и работать на нем, есть вся необходимая инфраструктура, и есть главное — уникальная атмосфера этого научного центра.

 

В начало В начало

КомпьютерПресс 12'2010