Está claro cuando hay un problema para obtener datos científicos. Pero resulta que hay un problema para guardarlos y procesarlos.
Toda la serie de descubrimientos de alto perfil realizados con el colisionador se basó en el análisis de datos, cuyo volumen es menos del uno por ciento del volumen total de datos generados.
El resto de datos se pierde irremediablemente.
El túnel colisionador de 26,7 kilómetros se utiliza para acelerar partículas cercanas a la velocidad de la luz. Dos corrientes de partículas que se mueven en direcciones opuestas chocan en puntos del espacio monitoreados por sensores sensibles. Incluso al nivel de densidad más bajo de haces de protones que contienen 120 mil millones de protones cada uno, el número de colisiones es de 30 millones de colisiones por segundo.
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Según la información publicada en el sitio web de la Organización Europea para la Investigación Nuclear CERN, mil millones de colisiones por segundo crean un flujo de datos de 1 petabyte por segundo. Y este es el mayor problema en la actualidad, ya que un flujo de datos de tal velocidad es simplemente imposible de almacenar, y mucho menos procesarlo correctamente. “Con un mínimo de 30 millones de colisiones, necesitamos 2000 petabytes para almacenar los resultados de una fase típica de colisionador de 12 horas. Con 150 lanzamientos de colisionadores por año, se necesitarían 400.000 petabytes, 400 exabytes de datos para almacenar todos los datos, una cantidad enorme que ni siquiera podemos almacenar en este momento”, dice Andreas Hoecker, científico del CERN.
La solución al problema de una gran cantidad de datos es, por supuesto, una reducción drástica de su volumen. Y esto no se hace a expensas de ningún algoritmo de compresión de información, para ello no hay suficiente potencia de todos los procesadores de las supercomputadoras existentes. Las capacidades de la tecnología informática disponible en el CERN permiten guardar los resultados de solo 1200 colisiones por cada 30 millones de tales casos. Esto es el 0,004 por ciento del volumen total, y el 99,996 por ciento restante, como se mencionó anteriormente, se pierde para siempre.
Este estado de cosas parece un desperdicio terrible, pero no todo es tan triste. Los fenómenos que son de verdadero interés para los científicos no surgen a este ritmo. Por ejemplo, el bosón de Higgs aparece a una velocidad de una vez por segundo, mientras que otros eventos ocurren a una frecuencia de decenas o cientos de veces por segundo. Para resaltar lo más interesante de todo el flujo de datos, están involucrados "disparadores" especiales, dispositivos que realizan un filtrado preliminar de datos principalmente a nivel de hardware. Estos disparadores se desarrollan para cada caso específico y se sintonizan de acuerdo con las propiedades de las partículas buscadas, como el bosón de Higgs, el quark verdadero, los bosones W y Z, etc.
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Por supuesto, con tal implementación de procesamiento de datos preliminar, algunos de los datos interesantes se pierden junto con una montaña de "basura" innecesaria y poco interesante. Pero la información restante contiene principalmente datos importantes, y su volumen relativamente modesto ya permite un procesamiento suficientemente profundo incluso en tiempo real.
Y en conclusión, debe tenerse en cuenta que la solución al problema descrito anteriormente no es de ninguna manera garantizar la posibilidad de almacenar datos en su mayoría inútiles. La solución al problema es crear nuevos sensores para el colisionador, que utilizarán los últimos logros de las tecnologías modernas y que podrán penetrar en las profundidades de las áreas de la física actualmente inexploradas. Por cierto, algunos de estos sensores aparecerán en el colisionador en el transcurso de su próxima modernización que se está llevando a cabo ahora mismo. Y el lanzamiento del colisionador modernizado está programado para 2025.
