Jest jasne, kiedy pojawia się problem z uzyskaniem danych naukowych. Okazuje się jednak, że istnieje problem z ich zapisaniem i przetworzeniem.
Cała seria głośnych odkryć dokonanych za pomocą zderzacza została oparta na analizie danych, których objętość stanowi mniej niż jeden procent całkowitej ilości wygenerowanych danych.
Reszta danych zostanie bezpowrotnie utracona.
26,7-kilometrowy tunel zderzacza służy do przyspieszania cząstek bliskich prędkości światła. Dwa strumienie cząstek poruszających się w przeciwnych kierunkach zderzają się w punktach przestrzeni monitorowanych przez czułe czujniki. Nawet przy najniższym poziomie gęstości wiązek protonów zawierających po 120 miliardów protonów każda liczba zderzeń wynosi 30 milionów zderzeń na sekundę.
Według informacji opublikowanych na stronie internetowej Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych CERN, miliard zderzeń na sekundę tworzy strumień danych o wielkości 1 petabajta na sekundę. I to jest obecnie największy problem, ponieważ strumień danych o takiej szybkości jest po prostu niemożliwy do przechowywania, a co dopiero do prawidłowego przetworzenia. „Przy minimum 30 milionach zderzeń potrzebujemy 2000 petabajtów do przechowywania wyników typowej 12-godzinnej fazy zderzania. Przy 150 startach zderzaczy rocznie potrzeba by 400 000 petabajtów, 400 eksabajtów danych, aby przechowywać wszystkie dane, co jest ogromną ilością, której nie możemy nawet obecnie przechowywać”- mówi Andreas Hoecker, naukowiec z CERN.
Rozwiązaniem problemu dużej ilości danych jest oczywiście drastyczne zmniejszenie ich objętości. I nie odbywa się to kosztem algorytmów kompresji informacji, ponieważ nie ma wystarczającej mocy wszystkich procesorów istniejących superkomputerów. Możliwości technologii komputerowej dostępnej w CERN pozwalają na zapis wyników zaledwie 1200 kolizji na każde 30 milionów takich przypadków. Jest to 0,004 procent całkowitej objętości, a pozostałe 99,996 procent, jak wspomniano powyżej, zostaje utracone na zawsze.
Ten stan rzeczy wydaje się strasznym marnotrawstwem, ale nie wszystko jest takie smutne. Zjawiska, które naprawdę interesują naukowców, nie pojawiają się w takim tempie. Na przykład bozon Higgsa pojawia się z prędkością raz na sekundę, podczas gdy inne zdarzenia występują z częstotliwością dziesiątek lub setek razy na sekundę. Aby podkreślić najciekawsze z całego strumienia danych, wykorzystywane są specjalne „wyzwalacze”, czyli urządzenia, które wykonują wstępne filtrowanie danych głównie na poziomie sprzętowym. Te wyzwalacze są opracowywane dla każdego konkretnego przypadku i dostrajane zgodnie z właściwościami poszukiwanych cząstek, takich jak bozon Higgsa, prawdziwy kwark, bozony W i Z itp.
Film promocyjny:
Oczywiście przy takiej implementacji wstępnego przetwarzania danych część interesujących danych ginie wraz z górą niepotrzebnych i nieciekawych „śmieci”. Jednak pozostałe informacje zawierają głównie istotne dane, a ich stosunkowo skromna objętość pozwala już na wystarczająco głębokie przetwarzanie nawet w czasie rzeczywistym.
Podsumowując, należy zauważyć, że rozwiązaniem opisanego powyżej problemu w żadnym wypadku nie jest zapewnienie możliwości przechowywania w większości bezużytecznych danych. Rozwiązaniem problemu jest stworzenie nowych czujników do zderzacza, które wykorzystają najnowsze zdobycze nowoczesnych technologii i będą w stanie wniknąć w głąb dotychczas niezbadanych dziedzin fizyki. Nawiasem mówiąc, część z tych czujników pojawi się na zderzaczu w trakcie jego kolejnej modernizacji, która jest obecnie prowadzona. A uruchomienie zmodernizowanego zderzacza planowane jest na 2025 r.