LHC@Home — проект добровольных вычислений на платформе BOINC, организованный сотрудниками CERN () для проведения расчётов, необходимых при постройке и эксплуатации Большого адронного коллайдера. В ходе этих расчётов, проводимых добровольцами на своих домашних компьютерах, осуществляется моделирование поведения пучка заряженных частиц при различных параметрах воздействия на них управляющих магнитов ускорителя с использованием программы SixTrack. По ходу расчётов рассматривалась возможность добавления в проект расчётных модулей Garfield и ATLAS для моделирования столкновений пучков протонов в детекторах, однако они так и не были реализованы (по крайней мере, на платформе BOINC)LHC@home . Также рассматривалась возможность использования проекта LHC@home для обработки полученных экспериментальных данных, однако основные сложности связаны с большим объёмом информации, необходимым для передачи на удалённые компьютеры (сотни гигабайт). Для этой задачи более удобной является грид-система LCG.

Проект работает под управлением менеджера распределённых вычислений (), производя расчёты в фоновом режиме и периодически требуя подключения к Интернету для получения новых заданий и отправки результатов расчётов.

Вычисления в рамках проекта стартовали на платформе BOINC в сентябре 2004 г.BOINCstats | LHC@Home — Credit overview . Первоначально число участников проекта было ограничено и составляло 1 000 человек, затем это значение неоднократно увеличивалось и в результате было окончательно отменено. По состоянию на 5 июня 2010 г. в проекте приняли участие более 99 000 пользователей (254 000 компьютеров) из 182 стран. В период с февраля 2009 г. по сентябрь 2011 г. задания выдавались крайне редко, с 19 сентября 2011 г. выдача заданий возобновлена. В марте 2011 г. был запущен проект LHC@Home 2.0 (Test4Theory), целью которого является моделирование столкновений пучков протонов.

SixTrack

Программа моделирует движение 60 частиц, движущихся по кольцу ускорителя в течение 1 000 000 циклов, что соответствует менее чем 10 секундам реального времени нахождения пучков в ускорителе. Путём многократного повторения запуска программы можно подобрать конфигурацию параметров магнитов, при которой пучок остаётся стабильным в ходе движения по кольцу ускорителя (имеет стабильную периодическую, а не хаотическую орбиту). Полученные в ходе моделирования данные используются для исключения ситуаций, при которых пучок частиц может стать нестабильным в ходе проведения реальных экспериментов (что в лучшем случае может привести к быстрому локальному повышению температуры, в результате которого магниты могут перейти из сверхпроводящего состояния в обычное, последующему сбросу пучка и остановке ускорителя на несколько часов, а в худшем — к выходу из строя некоторых детекторов)Phys. Rev. ST Accel. Beams 13, 061002 (2010): Beam-related machine protection for the CERN Large Hadron Collider experiments. Во время моделирования также можно учесть эффекты электромагнитного взаимодействия сгустков в составе пучков при их движении () и столкновении в детекторах (), без чего невозможно повышение числа сгустков в пучке, числа заряженных частиц в сгустке и, соответственно, светимости коллайдера в целом.

История разработки Программа SixTrack была разработана Франком Шмидтом () на основе программы, ранее разработанной для моделирования пучков электрон-позитронного коллайдера DESYLHC@home . В 2003 году Эриком Макинтошем () и Андреасом Вагнером () из IT департамента CERN’а было начато тестирование скринсейвера Compact Physics Screen Saver (CPSS), который запускал программу SixTrack в фоновом режиме на компьютерах сотрудников CERN с целью отладки. В январе 2004 года Беном Сигалом () и Франсуа Грейем () была высказана идея о популяризации идеи распределённых вычислений с целью ознакомления широкой общественности с вычислительными задачами, стоящими перед CERN. Чуть позднее в сотрудничестве с (), директором института SETI, силами студентов Кристиана Шеттрупа () и Якоба Педерсена (), работавшими в то время над написанием магистерских диссертаций, под руководством Бена Сигала была начата адаптация расчётного модуля для зарождающейся платформы BOINC (чуть позже к команде разработчиков присоединился студент Карл Чен ()). Студентом Ясенко Живановым () была разработана графическая часть. Финские студенты Калле Хаппонен () и Марку Дегерхолм () выполнили настройку серверной части проекта, что позволило к сентябрю 2004 года произвести альфа- и бета-тестирование на 25 машинах сперва в рамках CERN, а затем с привлечением опытных BOINC-пользователей, что в итоге позволило увеличить число активных участников проекта до 6000.

В ноябре 2006 года управление проектом было передано за пределы CERN в Лондонский университет, а в августе 2011 года проект снова вернулся в CERN.

LHC@Home 2.0 (Test4Theory) В настоящее время также существует проект LHC@home 2.0, который открыт для всех желающихЭлементы: Проект LHC@home 2.0 открывается для всех желающих . Целью данного проекта является с целью последующего сопоставления полученных экспериментальных и модельных данных и выявления отклонений. В рамках проекта в том числе проводятся симуляции потенциальных проявлений «Новой физики» за пределами Стандартной модели.

Для работы проекта в дополнение к программе BOINC Manager требуется наличие виртуальной машины VirtualBox, в которой производится запуск операционной системы Scientific Linux и выполнение соответствующих расчётов.

ATLAS@Home Также в июне 2014 г был запущен проект ATLAS@Home, целью которого является моделирование столкновений частиц в рамках одноимённого детектора ATLAS в дополнение к гриду LCG.

Факты

В ходе разработки вычислительного кода, запускаемого на различных аппаратных платформах, программисты столкнулись с ситуацией различной погрешности вычисления функций экспоненты и логарифма, и, как следствие, ошибках при валидации заданий. Таким образом, вычислительный код проекта может являться своеобразным тестом на соответствие стандарту IEEE 754 для различных аппаратных платформ и компиляторов.

См. также Большой адронный коллайдер Добровольные вычисления BOINC

Примечания

Ссылки

Список проектов на платформе BOINC Все Российские команды Все Российские участники Основной сайт проекта Описание проекта на boinc.ru Перевод официальных страниц проекта Перевод часто задаваемых вопросов по проекту Информация о ходе строительства ускорителя LHC McIntosh E., Schmidt F., de Dinechin. F. Massive Tracking On Heterogeneous Platforms // 9th International Computational Accelerator Physics Conference (ICAP), October 2006 Herr Werner; Kaltchev D.I.; McIntosh E.; Schmidt F. Large scale beam-beam simulations for the CERN LHC using distributed computing resources // 10th European Particle Accelerator Conference, Edinburgh, UK, 26 — 30 Jun 2006, pp.526

Обсуждение проекта в форумах: distributed.ru boinc.ru

Категория:Физико-технические распределённые вычисления Категория:CERN Категория:Физика за пределами Стандартной модели Категория:Большой адронный коллайдер Категория:Лондонский университет