È chiaro quando c'è un problema per ottenere dati scientifici. Ma si scopre che c'è un problema per salvarli ed elaborarli.
L'intera serie di scoperte di alto profilo effettuate con il collisore si è basata sull'analisi dei dati, il cui volume è inferiore all'1% del volume totale dei dati generati.
Il resto dei dati viene perso irrimediabilmente.
Il tunnel del collisore di 26,7 chilometri viene utilizzato per accelerare le particelle vicine alla velocità della luce. Due flussi di particelle che si muovono in direzioni opposte si scontrano in punti dello spazio monitorati da sensori sensibili. Anche al livello di densità più basso di fasci di protoni contenenti 120 miliardi di protoni ciascuno, il numero di collisioni è di 30 milioni di collisioni al secondo.
Secondo le informazioni pubblicate sul sito web dell'Organizzazione europea per la ricerca nucleare CERN, un miliardo di collisioni al secondo crea un flusso di dati di 1 petabyte al secondo. E questo è il problema più grande al momento attuale, poiché un flusso di dati di una tale velocità è semplicemente impossibile da memorizzare, figuriamoci elaborarlo correttamente. “Con un minimo di 30 milioni di collisioni, abbiamo bisogno di 2.000 petabyte per memorizzare i risultati di una tipica fase di collisione di 12 ore. A 150 lanci di collisori all'anno, occorrerebbero 400.000 petabyte, 400 exabyte di dati per archiviare tutti i dati, una quantità enorme che non possiamo nemmeno memorizzare in questo momento , afferma Andreas Hoecker, scienziato del CERN.
La soluzione al problema di una grande quantità di dati è, ovviamente, una drastica riduzione del loro volume. E questo non viene fatto a scapito di alcun algoritmo di compressione delle informazioni, per questo non c'è abbastanza potenza di tutti i processori dei supercomputer esistenti. Le capacità della tecnologia informatica disponibile al CERN consentono di salvare i risultati di solo 1200 collisioni per ogni 30 milioni di casi simili. Questo è lo 0,004% del volume totale e il restante 99,996%, come menzionato sopra, è perso per sempre.
Questo stato di cose sembra un terribile spreco, ma non tutto è così triste. I fenomeni che sono di reale interesse per gli scienziati non si verificano a questo ritmo. Ad esempio, il bosone di Higgs appare a una velocità di una volta al secondo, mentre altri eventi si verificano a una frequenza di decine o centinaia di volte al secondo. Per evidenziare l'aspetto più interessante dell'intero flusso di dati, vengono coinvolti degli speciali "trigger", dispositivi che eseguono un filtraggio preliminare dei dati principalmente a livello hardware. Questi trigger sono sviluppati per ogni caso specifico e sono sintonizzati in base alle proprietà delle particelle ricercate, come il bosone di Higgs, il quark vero, i bosoni W e Z, ecc.
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Naturalmente, con una simile implementazione dell'elaborazione preliminare dei dati, alcuni dei dati interessanti vengono persi insieme a una montagna di "spazzatura" non necessaria e poco interessante. Ma le informazioni rimanenti contengono dati principalmente significativi e il suo volume relativamente modesto consente già un'elaborazione sufficientemente profonda anche in tempo reale.
E in conclusione, va notato che la soluzione al problema sopra descritto non è affatto garantire la possibilità di memorizzare dati per lo più inutili. La soluzione al problema è creare nuovi sensori per il collisore, che utilizzeranno le ultime conquiste delle moderne tecnologie e che saranno in grado di penetrare nelle profondità delle aree della fisica attualmente inesplorate. A proposito, alcuni di questi sensori appariranno sul collisore nel corso della sua prossima modernizzazione in corso proprio ora. E il lancio del collisore modernizzato è previsto per il 2025.
