1 / 50

Diák 2 – 9 : Mi az a CERN? általánosságban CERN -ről Diák 10 – 19: Mi az az LHC?

Áttekintés. Diák 2 – 9 : Mi az a CERN? általánosságban CERN -ről Diák 10 – 19: Mi az az LHC? Az LHC és kihívásai az adat és a CPU nézőpontjából Diák 20 – 36: A Grid A GRID általánosságban Diák 37 – 50: Grid @ CERN

hedwig
Download Presentation

Diák 2 – 9 : Mi az a CERN? általánosságban CERN -ről Diák 10 – 19: Mi az az LHC?

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Áttekintés • Diák 2 – 9 : Mi az a CERN? • általánosságban CERN-ről • Diák 10 – 19: Mi az az LHC? • Az LHC és kihívásai az adat és a CPU nézőpontjából • Diák 20 – 36: A Grid • A GRID általánosságban • Diák 37 – 50: Grid @ CERN • grid projektek CERN-ben (EDG, DataTAG, LCG, Grace, Mammogrid, Openlab) • Rövid video klipek: • CERN 2 percben • Az LHC szimuláció • A Grid

  2. Mi az a CERN? • CERN-t képviseli: • ~ 2500 személyzeti tudós (fizikusok, mérnökök, …) • Kb.6500 látogató tudós (a világ részecskefizikusainak fele) • 500 egyetemről • érkeznek, • 80 nemzetet képviselve. • CERN a világ legnagyobb részecskefizika központja • A részecskefizika szól: • - az elemi részecskékről,melyekből az Univerzum minden anyaga áll • - elemi erőkrőlmelyek az anyagot összetartják • A részecskefizika: • - speciáliseszközöketigényel az új részecskék megalkotásához és tanulmányozásához

  3. CERN Telephelye Mont Blanc, 4810 m Geneva belvárosa

  4. Mi az a CERN? • A részecskefizika speciális eszközei: • GYORSÍTÓK, hatalmas gépek, melyek fel tudják gyorsítani a részecskéket nagyon magas energiaszintre, mielőtt a többi részecskével összeütköznének • DETEKTOROK, masszívberendezések, melyek regisztrálják a kapott részecskéket a felgyorsított részecskeütközések esetén

  5. Mi az a CERN? • A fizikusok egymásnak ütköztetik a részecskéket, hogy: • - azonosíthassák komponenseiket • - új részecskéket hozzanak létre • - felfedjék a közöttük létrejövő interakciók természetét - létrehozzanak egy ahhoz hasonló környezetet, amilyen az Univerzumunk keletkezésekor létezett • Miért?Hogy megválaszolhassunk alapvető kérdéseket, íme:Hogyan keletkezett, indult a Világegyetem? Mi az eredeti esszencia? Milyen az antianyag természete?

  6. Mi az a CERN? CERN 2 perces videóban

  7. Mi az a CERN? AWorld Wide Webitt került kifejlesztésre, a világ fizikusai közötti információmegosztás javítására és gyorsítására!

  8. Mi az a CERN? • CERN sok fontos felfedezést tett, de a jelenlegi megértésünk a Világegyetemről még mindig hiányos! • A Magas Energiájúütközések kulcsfontosságuak a későbbi sűrűbb részecskék felfedezéséhez (E=mc2) • Az egyik részecske a teoretikusok jóslata szerint megfoghatatlan marad: ez aHiggs bozon

  9. Mi az a CERN? • Hogy megválaszoljuk a még mindig nyitva álló kérdéseket, CERN megépíti a Large Hadron Collider-t (LHC) • Az LHC lesz a legerőteljesebb berendezésami valaha épült az elemi részecskék tanulmányozására • Ha a Higgs bozon létezik, az LHC valószínűleg meg fogja találni

  10. Mi az az LHC? Az LHC várható beüzemelése2007 Négy kísérlet történik ‘katedrális méretű detektorokkal’: ALICE ATLAS CMS LHCb • Az LHC protonsugarakatfog ütköztetni 14 TeV-os energiaszinten. • A legfrissebb szuper-vezető technológiákat alkalmazva,kb– 3000C-on fog működni, épphogy az abszolút nulla felett. • A27 km-es körméretével, ez a gyorsító lesz a legnagyobb szupervezető berendezés a világon.

  11. Gyorsítók, detektorok, LHC…?

  12. Az LHC Adatkihívása • Egyrészecskeütközés = egyesemény • A fizikusok célja az előállított részecskék megszámlálása, nyomonkövetése és jellemzése, valamint a folyamat teljes rekonstruálása. • A sávok között jelenlévő “speciálisalakzatok” az érdekes interakciók megtörténtét jelzik. • Az egyik útja a Higgs bozon megtalálásának: • Olyan jellemző sérült mintázatok találása, melyek 4 müont adnak

  13. Az LHC Adatkihívása Indulva ezzel az eseménnyel… Szelektivás: 1 in 1013 Olyan, mintha egy embert keresnénk világpopulációk ezreiben! Vagy egyetlen tűt 20 millió szénakazalban! Ezt a „jelet” keressük

  14. 1 Megabyte (1MB) Egy digitális fotó 1 Gigabyte (1GB) = 1000MB Egy DVD film 1 Terabyte (1TB) = 1000GB A világ éves könyvvezetése 1 Petabyte (1PB) = 1000TB Az LHC kísérletek éves produktuma 1 Exabyte (1EB) = 1000 PB A világ éves információ többlete LHC adat • 40 millióütközés másodpercenként • Szűrés után, 100 érdekelt ütközés másodpercenként • Egy Megabájtnyidigitalizált adat tartozik minden ütközéshez= 0.1 Gigabájt/sec-os adatfelvételi ráta • 1010ütközés kerül rögzítésre évente = 10 Petabájtnyi adat évente CMS LHCb ATLAS ALICE

  15. Ballon (30 Km) LHC adat CD halom 1 évnyi LHC adattal! (~ 20 Km) Az LHC adatkb. 20 millió CD-nek felel meg évente! Concorde (15 Km) Hol fogják tárolni az összes kísérleti adatot? Mt. Blanc (4.8 Km)

  16. LHC feldolgozás • Szimuláció: az elmélettel és a detektor jellemzőinek felmérésével kezdődik, majd annak kiszámításával, hogy a detektornak mit kellene látnia • Rekonstrukció: a detektor jeleit fizikai tulajdonságokká alakítjuk (energák, részecsketöltés, ..) • Analízis: Hasonló tulajdonságú ütközések megtalálása, komplex algoritmusok használata a fizika kiterjesztésére…

  17. LHC feldolgozás Az LHC adatelemzés közelítőleg 100,000 mai leggyorsabb PC processzorral ekvivalens feldolgozóerőt igényel! Hol fognak találni ekkora teljesítményt a kísérletek számára?

  18. Számítástechnika CERN-ben • Magas-áteresztőképességű számítástechnika, a megbízható “commodity” technológián alapulva • Több mint 1000 dupla processzorú PC • Több mint 1 Petabyte adat lemezen és szalagokon Távolról sem elegendő!

  19. Számítástechnikai háttér az LHC mögött Európa: 267 intézet 4603 felhasználó Egyéb helyeken: 208 intézet 1632 felhasználó • Probléma: CERN egyedül csak egy részét tudja nyújtani a szükséges erőforrásoknak • Megoldás:Számítástechnikai központok, melyek elkülönültek voltak a múltban, be kellene hogy kapcsolódjanak, egyesítve a világ részecskefizikusainak erőforrásait!

  20. Számítástechnikai háttér az LHC számára: egy probléma? A Grid: egy lehetséges megoldás!

  21. Mi az a Grid? • AWorld Wide Webközvetlen hozzáférést biztosít olyan információhoz, mely gépek millióin került tárolásra különböző földrajzi helyeken • AGridviszont egy aktuálisan felbukkanó infrastruktúra, mely közvetlen hozzáférést biztosít a gépi feldolgozóerőhöz és az adattároló kapacitáshoz is, mely megosztva helyezkedik el a Földön.

  22. Mi az a Grid? • A Grid megnevezésIan FosterésCarl Kesselmannevéhez fűződik (Grid biblia “A Grid: Egy új számítástechnikai infrastruktúra tervrajza”). • A Grid nevét az elektromos tápfeszültség hálózat analógiája miatt kapta:férjen hozzá a gépi erőforráshoz anélkül, hogy azon aggódna, honnan érkezik, mint egy kenyérpirító az elektromos áramhoz. • Az eszme már jelen van egy ideje, különböző nevek alatt (szétosztott számítógépfelhasználás, metaszámítástechnika, …). • Ezúttal a technológia olyan helyzetbe került, hogy megvalósíthassa ezt az álmot globálisméretekben.

  23. Hogyan fog működni? • A Grid egy előrehaladott szoftvertechnológiára támaszkodik, ez a middleware, mely biztosítja a közvetlen kommunikációt különböző számítógépek között, melyek a világ különböző pontjain vannak • A Grid keresőmotorjanemcsak az adatot fogja megtalálniamire a tudósoknak szükségük van, hanemaz adatfeldolgozó technikát és gépi erőt is, a kivitelezéshez • Szétosztja a számítási feladatotbárhová a világban, ahol szabad kapacitás van, és küldi az eredményt a tudósnak

  24. Hogyan fog működni? • A GRID middleware: • Megtalálja a megfelelő helyeket a tudós „munkájának” (számítási feladat) futtatásához • Optimizálja a szétosztott erőforrások használatát • Megszervezi a tudományos adatokhoz való hatékony hozzáférést • Elvégzi a különböző telephelyek hitelesítését, ahol a tudósok dolgozni fognak • Érintkezik a helyi hitelesítő és erőforrás-elosztó intézkedésekkel • Futtatja a munkákat • Megfigyeli a folyamatokat • Helyreállítja a problémákat • … és …. • Értesíti Önt a munka elkészültéről, és átküldi az eredményt!

  25. Mik a kihívások? Adatmegosztás megvalósítása tudósok ezrei között, többszörös érdeklődéssel A nagy számítógépközpontok összekapcsolása, nemcsak a PC-ket Biztosítani kell minden adat hozzáférhetőségét, mindenkor Gyors növekedés szükséges, amegbízhatóságévtizedekig való fenntartásával Kezelnie kell a különböző központok különböző menedzsment stratégiáit Az adatbiztonság nyújtása: több van mérlegen, mint a puszta pénz! Futnia kell2007-re

  26. Előnyök a Tudomány javára • Hatékonyabb és közvetlenebb együttműködés a különböző közösségek között, mind a tudományosakat, mind a kereskedelmieket tekintve • Nagy méretű alkalmazások futtatásagépek ezrein egyszerre, az alkalmazások széles skálájára érvényben • Tisztahozzáférés a szétosztott erőforrásokhozaz Ön asztali gépéről, vagy még a mobiltelefonjáról is • Az“e-Science”kifejezés ezek kinyilvánítására született

  27. Grid projektek a világban • UK e-Science Grid • Netherlands – VLAM, PolderGrid • Germany – UNICORE, Grid javaslat • France – Grid alapítás jováhagyása • Italy – INFN Grid • Eire – Grid javaslatok • Switzerland - Hálózat/Grid javaslat • Hungary – DemoGrid, Grid javaslat • Norway, Sweden - NorduGrid • NASA InformációsTeljesítmény Grid • DOE Tudományos Grid • NSF Nemzeti Virtuális Obszervatórium • NSF GriPhyN • DOE Részecskefizika adat Grid • NSF TeraGrid • DOE ASCI Grid • DOE Földrajzi Rendszerek Grid • DARPA CoABS Grid • NEESGrid • DOH BIRN • NSF iVDGL • DataGrid (CERN, ...) • EuroGrid (Unicore) • DataTag (CERN,…) • Asztrofizikai Virtuális Obszervatórium • GRIP (Globus/Unicore) • GRIA (Ipari alkalmazások) • GridLab (Cactus Toolkit) • CrossGrid (InfrastrukturálisKomponesek) • EGSO (Szoláris Fizika)

  28. Grid Tudományos Alkalmazások • Orvostudományi/Egészségügyi(leképezés, diagnózis és kezelés ) • Bioinformatika(az emberi génállomány és a genetikai betegségek tanulmányozása) • Nanotechnológia(új anyagok tervezése molekuláris méretekből kindulva) • Mérnöki tervezés(tervezés optimalizáció, szimuláció, kudarcanalízisés távoli eszközök irányítása) • Természeti Erőforrások és Környezet • (időjárás előrejelzés, Földkutatás, modellezés • És komplex rendszerek prognózisa)

  29. Orvostudományi/Egészségügyi Alkalmazások “A Grid engedélyezi a szabványosított, szétosztott mammográfia erőforrás használatát a diagnosztikus bizalom javításában” • Digitális képarchívumok • Együttműködő virtuális környezetek • On-line klinikaikonferenciák “A Grid lehetővé teszi a képanyagok nagy kollekcióinak használatát új, dinamikus módokon, az orvosi diagnózist beleértve.” “A 3D-s orvosi képanyagok használatának lehetősége lesz a kulcs a kórtani és sebészeti tervezések diagnózisaihoz” Quotes from: http://gridoutreach.org.uk

  30. Bioinformatika • A genetikus információ komplex felszabaduló mintázatainak megfogása, egy embrió determinálása és kifejlesztése • A genetikus interakciók megértése, melyek az életforma fejlődési folyamatainakalapját adják, a betegségekét és az evolúcióét. “Minden alkalommal, amikor egy génállományt besorolnak, az eredményt összehasonlítják egyéb génekkel, többféleképpen.Minden kód 3.5 billió pár vegyületből áll…”

  31. Nanotechnológia • Új, jobb anyagok • Hozzásegít a gyógyszerkutatáshoz, az agrárkemikáliákhoz, az élelmiszer előállításhoz, az új katalizátorok, fémek, polimerek, szerves és szervetlen anyagok gyorsabb, olcsóbb felfedezéséhez “A Grid magában hordozza az adatok olyan mértékű tárolásának és elemzésének lehetőségét, amely támogatja az új anyagok teljes sorának olcsó és gyors szintézisét.” Quotes from: http://gridoutreach.org.uk

  32. Természeti Erőforrások/Környezet • Földrengések előrejelzése és modellezése • Éghajlati változások tanulmányozása és időjárás előrejelzés • Légszennyezés kontrollálása • Gazdaságszociológiai növekedés tervezés, pénzügyi modellezés, teljesítmény optimalizáció “A heterogén adatbázisok föderációi kiterjeszthetők a Griden keresztül, olyan globális komplex kérdéskörök megoldása érdekében, mint amilyen a biodiverzitás.” Quotes from: http://gridoutreach.org.uk

  33. A Grid előfutárai • SETI@home: szabad PC feldolgozóerő megosztása a rádiójelek elemzéséhez • Napster: adatmegosztás (zene) számítógépek között • Entropia DCGrid: kereskedelmi megoldás a munkaállomások megosztására egy vállalaton belül A különség: CERN Gridje gépi erőforrásokat fog kombinálni nagy számítógépközpontokban, melyek kizárólagos felszerelést és kifinomult middleware-t igényelnek az erőforrások megfigyeléséhez és allokációjához

  34. SETI@home: egy Grid őstípus >1 millióévnyi gépi feldolgozó időintervallum >3.5 millióan töltötték le a képernyőkímélőt >30 Teraflopos ráta (ASCI Fehér = 12 Teraflop)

  35. Hasznos melléktermék SETI@home-tól Lerakta a háziipar alapjait Xpulsar@home, Genome@home, Folding@home, evolutionary@home, FightAIDS@home, SARS@home... És letett a valós ipart Entropia, United Devices, Popular Power... Nagy korlátozások: Csak a „zavarbaejtően párhuzamos” problémákra megfelelő A Ciklikus öblítés a jóhiszeműségre számít

  36. Ki fogja használni a Grid-eket? • Számítástechnikaitudósok & mérnökök: komplex struktúrák nagy méretű modellezése • Kísérleti tudósok: nagy adatcsomagok tárolása és elemzése • Kollaborációk: nagy méretű, több intézetet magába foglaló projektek • Cégek: globális vállalatok és ipari parnterkapcsolatok • Környezetvédők: klíma megfigyelés és modellezés • Oktatás & Képzés: virtuális tantermek és laboratóriumok

  37. Grid @ CERN A Grid egy megoldás az LHC számítástechnika igényeire  CERN érintett sok Grid fejlesztési törekvésben világszerte

  38. Grid @ CERN • CERN projektek: • LHC Computing Grid (LCG) • EC finanszírozott projektek CERN vezetésével: • European DataGrid (EDG) • + others • Ipar által finanszírozott projektek: • CERN openlab a DataGrid alkalmazásaihoz

  39. LHC Computing Grid (LCG) • Küldetés: • Grid felvonultatási projekt, egy működő Grid telepítésének céljával az LHC kísérletek támogatására, a detektorokból jövő adatok gyűjtésében és elemzésében • Stratégia: • A részt vevő több tucat intézet több ezer számítógépének integrálása globális mértékben egy egységes gépi erőforrássá • Arra a szoftverre épülve, mely előrehaladott grid technológia fejlesztési projekteken kerül kivitelezésre, Európában és az Egyesült Államokban

  40. LHC Computing Grid (LCG) • Részt vevők: • Több mint 150 fizikus, számítástechnikai tudós és mérnök a partner kutatóintézetekből a világ minden tájáról • Idővonal: • 2002: kezdő projekt • 2003: a szolgáltatás megkezdődik (Sept) • 2002 - 2005: az LHC számítástechnikai környezetének előkészítése és felvonultatása • 2006 – 2008: az LHC számítástechnikai kiszolgálás beszerzése, felépítése és működtetése

  41. European DataGrid (EDG) • Küldetés: • A szükséges middleware kifejlesztése a Grid tesztágyon való futásához, Európa számítógépközpontjain • Kulcs tulajdonságok: • A legnagyobb szoftverfejlesztési projekt, amit az EU valaha is finanszírozott (9.8 millió euró) • Három éves időszak a fejlesztésekre és a demókra (2001-2003) • Három alkalmazási terület: Atomfizika, Földkutatás és Genetikai feltárás

  42. European DataGrid (EDG) • Részt vevők: • 21 partner, több mint 150 programozó kutató és tudományos intézetekből, és ipari vállalatokból egyaránt • Állapot: • Tesztágyhozzávetőlegesen 1000 CPU-val, 15 telephelyen • A middleware számos javított verziója (a végleges változat 2003-ban jött ki) • A szoftver számos komponense integrálásra került az LCG-be • A szoftvert partner projektekben is felhasználták: DataTAG, CROSSGRID

  43. EGEE: Enabling Grids for e-Science in Europe • Küldetés: • 24/7 Grid kiszolgálás kézbesítése az európai tudomány felé; a Grid midleware termelésre való újratervezése és megerősítése; “piaci” Grid megoldások különböző tudományos közösségeknek • Az első nemzetközi multitudományos produkciós Grid lehetőség • Kulcs tulajdonságok: • 100 millió euró/4 év • >400 szoftvermérnök + kiszolgáló személyzet • 70 európai partner

  44. Az EGEE Jövőkép Egy produkciós szolgáltató GRID-hez való hozzáférés megváltoztatja a tudomány előrehaladását, és sokminden történt még Európában Egy tudósokból álló nemzetközi hálózat képes lesz modellezni a Duna új áradását valós időben, az európai központok meteorológiai és geológiai adatait felhasználva. Mérnökhalgatók csoportjai képesek lesznek a Grid használatával a legfrissebb 3D-stervezőprogramokat futtatni laptpjaikon. Egy genetikus egy konferencián, megihletve attól amit hallott, képes lesz egy komplex biomolekuláris szimulációt indítani mobiltelefonjáról.

  45. DataTAG • Küldetés: • Transzantlantikus Grid kommunikációs hálózati megoldások kifejlesztése. • Állapot: • Friss adatátviteli sebességrekord: 1 TeraBájtnyi adatot vitt át egy óra alatt SLAC és CERN között (egyenértékű 200 DVD filmmel vagy egy CD-vel 2.3 másodpercenként).

  46. GRACE • Háttér: • A mai keresőmotorok rendkívül központosítottak. Ahhoz hogy indexeljenek egy dokumentumot, le kell tölteniük, fel kell dolgozniuk és ellátni az indexszel – mindezt egy központi helyen. • Küldetés: • Egy decentralizált keresőmotor kifejlesztése, mely az információ dinamikus kategorizációját is nyújtja. Grid technológiát használva, és szemantikai eszközöket.

  47. MammoGrid • Háttér: • A mammográfia segítségével felállított korai diagnózis javítja a prognózist, DE a begyűjtésnél a minőségirányítás, és a hatékony adatmenedzsment életbevágó. • Küldetés: • Egy bemutató nyújtása a járványtani használathoz, minőségirányítás és a számítógéppel támogatott érzékelési algoritmusok kiértékelése. • Állapot: • Egy olyan Grid-engedélyezett mammográfiai adatletét felépítése a kutatás és képzés kiszolgálása érdekében, mely elég nagy statisztikai mintákat tartalmaz.

  48. CERN openlaba DataGrid alkalmazásainak • Küldetés: • Tesztágy az élenjáró Grid hardverek és szoftverek részére • Ipari konzorcium a Grid-hez kapcsolódó közös érdeklődésnek örvendő technológiákért • Kiképzőterep az új generáció mérnökeinek, hogy a Grid-ről tanulhassanak • Partnerek: • CERN • ENTERASYS • HP • IBM • INTEL

  49. CERN openlaba DataGrid alkalmazásainak • CERN nyílt klaszter: • Egy ultramagas teljesítményű számítógépi klaszter felépítése • A DataGrid-hez való kapcsolása és a teljesítmény tesztelése • Az LHC számára hasznos jövőbeni technológiák lehetőségeinek kiértékelése • Diák Program: • diákcsoportok kézzelfogható tapasztalatokat szerezhetnek a legfrissebb Grid hardver és szoftvertechnológiákkal • megnézhetik, hogyan fejleszti CERN partnereivel a Grid technológiát a különböző tudományos és ipari célokra • külső laboratóriumlátogatások és speciális beszélgetések meghívások alapján

  50. Grid @ CERN The Grid Movie

More Related