Γνωρίζουμε ήδη ότι το Large Hadron Collider (LHC) θα είναι το μεγαλύτερο, ακριβότερο πείραμα φυσικής που έχει γίνει ποτέ από την ανθρωπότητα. Η σύγκρουση σχετικιστικών σωματιδίων σε ενέργειες που προηγουμένως δεν ήταν φανταστικές (έως το σήμα 14 TeV μέχρι το τέλος της δεκαετίας) θα δημιουργήσει εκατομμύρια σωματίδια (γνωστά και μέχρι τώρα να ανακαλυφθούν), τα οποία πρέπει να παρακολουθούνται και να χαρακτηρίζονται από τεράστιους ανιχνευτές σωματιδίων. Αυτό το ιστορικό πείραμα θα απαιτήσει μια τεράστια προσπάθεια συλλογής και αποθήκευσης δεδομένων, ξαναγράφοντας τους κανόνες χειρισμού δεδομένων. Κάθε πέντε δευτερόλεπτα, οι συγκρούσεις LHC θα παράγουν το ισοδύναμο δεδομένων αξίας DVD, δηλαδή ρυθμό παραγωγής δεδομένων ενός gigabyte ανά δευτερόλεπτο. Για να το θέσω σε προοπτική, ένας μέσος οικιακός υπολογιστής με πολύ καλή σύνδεση μπορεί να μπορεί να κατεβάσει δεδομένα με ρυθμό ενός ή δύο megabyte ανά δευτερόλεπτο (αν είστε πολύ τυχεροί! Παίρνω 500 kilobytes / sec). Έτσι, οι μηχανικοί του LHC έχουν σχεδιάσει ένα νέο είδος μεθόδου χειρισμού δεδομένων που μπορεί να αποθηκεύσει και να διανείμει petabytes (εκατομμύρια gigabyte) δεδομένων σε συνεργάτες LHC σε όλο τον κόσμο (χωρίς να γερνάτε και γκρι ενώ περιμένετε λήψη).
Το 1990, ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Πυρηνικής Έρευνας (CERN) έφερε επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο ζούμε. Την προηγούμενη χρονιά, ο Tim Berners-Lee, ένας φυσικός του CERN, έγραψε μια πρόταση για τη διαχείριση ηλεκτρονικών πληροφοριών. Προέβαλε την ιδέα ότι οι πληροφορίες θα μπορούσαν να μεταφερθούν εύκολα μέσω του Διαδικτύου χρησιμοποιώντας κάτι που ονομάζεται «υπερκειμένου». Με την πάροδο του χρόνου ο Berners-Lee και ο συνεργάτης Robert Cailliau, μηχανικός συστημάτων και στο CERN, συγκέντρωσε ένα ενιαίο δίκτυο πληροφοριών για να βοηθήσει τους επιστήμονες του CERN να συνεργαστούν και να μοιραστούν πληροφορίες από τους προσωπικούς τους υπολογιστές χωρίς να χρειάζεται να τις αποθηκεύσουν σε δυσκίνητες συσκευές αποθήκευσης. Το Hypertext επέτρεψε στους χρήστες να περιηγούνται και να μοιράζονται κείμενο μέσω ιστοσελίδων χρησιμοποιώντας υπερσυνδέσεις. Στη συνέχεια, ο Berners-Lee συνέχισε να δημιουργεί ένα πρόγραμμα περιήγησης-πρόγραμμα επεξεργασίας και σύντομα συνειδητοποίησε ότι αυτή η νέα μορφή επικοινωνίας θα μπορούσε να μοιραστεί από τεράστιο αριθμό ανθρώπων. Μέχρι τον Μάιο του 1990, οι επιστήμονες του CERN ονόμασαν αυτό το νέο δίκτυο συνεργασίας Παγκόσμιος Ιστός. Στην πραγματικότητα, το CERN ήταν υπεύθυνο για τον πρώτο ιστότοπο στον κόσμο: http://info.cern.ch/ και ένα πρώιμο παράδειγμα για το πώς φαινόταν αυτός ο ιστότοπος μπορεί να βρεθεί μέσω του ιστότοπου του World Wide Web Consortium.
Επομένως, το CERN δεν είναι ξένο στη διαχείριση δεδομένων μέσω του Διαδικτύου, αλλά το ολοκαίνουργιο LHC θα απαιτήσει ειδική μεταχείριση. Όπως τονίστηκε από τον David Bader, εκτελεστικό διευθυντή υπολογιστών υψηλής απόδοσης στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Γεωργίας, το τρέχον εύρος ζώνης που επιτρέπεται από το Διαδίκτυο είναι ένα τεράστιο εμπόδιο, καθιστώντας τις άλλες μορφές ανταλλαγής δεδομένων πιο επιθυμητές. «Αν κοιτάξω το LHC και τι κάνει για το μέλλον, το μόνο πράγμα που ο Ιστός δεν μπόρεσε να κάνει είναι η διαχείριση ενός φαινομενικού πλούτου δεδομένων», Είπε, που σημαίνει ότι είναι ευκολότερο να αποθηκεύσετε μεγάλα σύνολα δεδομένων σε σκληρούς δίσκους terabyte και στη συνέχεια να τα στείλετε στην ανάρτηση σε συνεργάτες. Παρόλο που το CERN είχε αντιμετωπίσει τη συνεργατική φύση της ανταλλαγής δεδομένων στον Παγκόσμιο Ιστό, τα δεδομένα που θα δημιουργήσει το LHC θα υπερφορτώσουν εύκολα τα μικρά εύρη ζώνης που είναι διαθέσιμα αυτήν τη στιγμή.
Γι 'αυτό σχεδιάστηκε το LHC Computing Grid. Το πλέγμα χειρίζεται την τεράστια παραγωγή συνόλων δεδομένων LHC σε επίπεδα, το πρώτο (Επίπεδο 0) βρίσκεται επί τόπου στο CERN κοντά στη Γενεύη της Ελβετίας. Το επίπεδο 0 αποτελείται από ένα τεράστιο παράλληλο δίκτυο υπολογιστών που περιέχει 100.000 προηγμένους επεξεργαστές που έχουν ρυθμιστεί για άμεση αποθήκευση και διαχείριση των ανεπεξέργαστων δεδομένων (1s και 0s δυαδικού κώδικα) που αντλούνται από τον LHC. Αξίζει να σημειωθεί σε αυτό το σημείο, ότι δεν ανιχνεύονται όλες οι συγκρούσεις σωματιδίων από τους αισθητήρες, αλλά μόνο ένα πολύ μικρό κλάσμα μπορεί να συλληφθεί. Αν και μπορεί να ανιχνευθεί μόνο ένας μικρός αριθμός σωματιδίων, αυτό εξακολουθεί να μεταφράζεται σε τεράστια απόδοση.
Το επίπεδο 0 διαχειρίζεται τμήματα των δεδομένων που εξέρχονται μέσω της έκρηξης μέσω αποκλειστικών γραμμών οπτικών ινών 10 gigabit ανά δευτερόλεπτο σε 11 Επίπεδο 1 ιστότοπους σε όλη τη Βόρεια Αμερική, την Ασία και την Ευρώπη. Αυτό επιτρέπει στους συνεργάτες όπως το Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) στο Brookhaven National Laboratory στη Νέα Υόρκη να αναλύουν δεδομένα από το πείραμα ALICE, συγκρίνοντας τα αποτελέσματα από τις συγκρούσεις ιόντων μολύβδου LHC με τα δικά τους αποτελέσματα σύγκρουσης βαρέων ιόντων.
Από τους διεθνείς υπολογιστές Tier 1, τα σύνολα δεδομένων συσκευάζονται και αποστέλλονται στους 140 Επίπεδο 2 δίκτυα υπολογιστών που βρίσκονται σε πανεπιστήμια, εργαστήρια και ιδιωτικές εταιρείες σε όλο τον κόσμο. Σε αυτό το σημείο οι επιστήμονες θα έχουν πρόσβαση στα σύνολα δεδομένων για να πραγματοποιήσουν τη μετατροπή από τον ακατέργαστο δυαδικό κώδικα σε χρήσιμες πληροφορίες σχετικά με τις ενέργειες των σωματιδίων και τις τροχιές.
Το σύστημα επιπέδων είναι όλα καλά και καλά, αλλά δεν θα λειτουργούσε χωρίς έναν πολύ αποδοτικό τύπο λογισμικού που ονομάζεται "middleware". Όταν προσπαθεί να αποκτήσει πρόσβαση σε δεδομένα, ο χρήστης μπορεί να θέλει πληροφορίες που διαδίδονται σε όλα τα petabytes δεδομένων σε διαφορετικούς διακομιστές σε διαφορετικές μορφές. Μια πλατφόρμα μεσαίου λογισμικού ανοιχτού κώδικα που ονομάζεται Globus θα έχει την τεράστια ευθύνη να συλλέγει τις απαιτούμενες πληροφορίες απρόσκοπτα σαν να είναι ήδη αυτές οι πληροφορίες μέσα στον υπολογιστή του ερευνητή.
Αυτός ο συνδυασμός του συστήματος βαθμίδας, γρήγορης σύνδεσης και έξυπνου λογισμικού θα μπορούσε να επεκταθεί πέρα από το έργο LHC. Σε έναν κόσμο όπου όλα γίνονται «κατ 'απαίτηση», αυτό το είδος τεχνολογίας θα μπορούσε να κάνει το Διαδίκτυο διαφανής στον τελικό χρήστη. Θα υπάρχει άμεση πρόσβαση σε όλα, από δεδομένα που παράγονται από πειράματα στην άλλη πλευρά του πλανήτη, έως την προβολή ταινιών υψηλής ευκρίνειας χωρίς να περιμένετε τη γραμμή προόδου λήψης. Όπως και η εφεύρεση HTML του Berners-Lee, το LHC Computing Grid μπορεί να φέρει επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο χρησιμοποιούμε το Διαδίκτυο.
Πηγές: Scientific American, CERN
