Открытая лаборатория в ЦЕРН: интервью с главой CERN open lab Вольфганом фон Рюденом
27 октября специальный корреспондент THG.ru Александр Семёнов принял участие в мероприятии Intel Cloud Computing event at CERN, в рамках которого эксклюзивное интервью российским журналистам дал Вольфган фон Рюден, глава CERN open lab.
THG.ru: 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 отражается все, что происходит с каждой из установок - от температуры в любой из его частей до всех перестроек и перестановок. У каждого из детекторов есть примерно миллион параметров, характеризующих его состояние. Когда детектор начнет собирать физические данные, то объемы баз данных возрастут многократно. Они хранятся в ЦЕРНе, но мы должны обеспечить доступ к ним всем университетам, которые участвуют 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 ЦЕРНа 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.
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, с безопасной подачей воды, автоматизация этого процесса и т.п. Мы не одни занимаемся такими проблемами: нечто подобное делают компании, которые занимаются обеспечением безопасного движения и подачи воды в Нью-Йорке. Мы с удовольствием сотрудничаем с небольшими компаниями, у которых есть интересные решения 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.
THG.ru: Что вы думаете об использовании графических процессоров Nvidia для высокопроизводительных вычислений?
ВР: Действительно, сейчас есть мнение, что графические процессоры могут использоваться в качестве сопроцессоров для решения некоторых задач HPC. Когда мы попытались самостоятельно изучить эту проблематику, то пришли к выводу, что во всяком случае для вычислений с плавающей запятой она не слишком хороша. Кроме того, требуется специальное программирование, что также усложняет работу.
Физики пишут 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 использоваться для определенного класса задач.
THG.ru: Что вы используете для пересылки баз данных - Интернет или какие-то специальные каналы связи?
ВР: И то и другое. У нас есть оптические каналы связи между ЦЕРН 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 ЦЕРН и Амстердам 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 в секунду.
В самом вычислительном центре ЦЕРН у нас более 8 тысяч серверов и множество 10-гигабитных каналов передачи данных. Но для передачи все больших объемов данных требуется все больше стоек интерконнекта. И внутри ЦЕРН 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 стремительнее всех ожиданий. Когда мы планировали возможности CERN на 2010 год в 2001 году, то называлась цифра пропускной способности в 600 Мбит/с. Как видите, жизнь оказалась в 15 раз быстрее наших планов, причем за гораздо меньшие деньги. Общий выигрыш можно оценить в сотню.
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 ЦЕРН. 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 становятся все более популярными.
THG.ru: И когда же настанет это счастливое время?
ВР: Точной даты я назвать не могу, но процесс перехода к нему уже идет. Его успех зависит и от нас, и от наших партнеров, в частности - 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 ЦЕРН в таких областях, как grid-computing в создающиеся структуры облачных вычислений.
THG.ru: Те 11 центров, о которых вы говорили, работают независимо друг от друга или используют одинаковые программы обработки?
ВР: 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 ЦЕРН не так уж много физиков, они, в основном, работают в своих институтах. Именно для этого совместными усилиями и была создана эта уникальная установка - Большой адронный коллайдер.
Кстати, хочу специально подчеркнуть, что десятки российских институтов и тысячи российских ученых сотрудничают с ЦЕРН. Они вносят вклад во все элементы исследований, в том числе и в работу вычислительного центра, работая и в самом ЦЕРН и в своих родных институтах.
THG.ru: Каким будет следующий ускоритель?
ВР: Сейчас идут разговоры о создании линейного электрон-позитронного коллайдера на несколько Тэв энергии, но пока не решено даже 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 увидеть, но уж никак не изучить. Для пристального 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 последний ускоритель будет линейным, поскольку закручивать электроны такой энергии не удается по разным причинам. Длина нового линейного ускорителя составит 40-50 километров, 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 ЦЕРН. Скорее всего, его построят в ЦЕРН. 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.
Ранее редакция THG.ru сообщала, что группа российских журналистов приняла участие в мероприятии Intel Cloud Computing event at CERN, проводимом Европейской организацией по ядерным исследованиям в CERN (Женева). На этом мероприятии корпорация Intel объявила о запуске ряда новых инициатив в рамках "Cloud 2015", целью которых является упрощение облачных платформ, улучшение их интероперабельности и надежности. Перед началом мероприятие интервью российским журналистам дал Бойд Дэвис (Boyd Davis), вице-президент Intel Architecture Group и генеральный директор Data Center Group.
