Computación Grid en el Acelerador LHC

Transcripción

1 Computación Grid en el Acelerador LHC Andrés Osorio, Ph.D. Universidad de los Andes Experimento CMS Octubre 3 de 2012 Semana de la Ciencia y Tecnología 2012 Banco de la República

2 Introducción Rolf Heuer, Director General CERN Julio 4 de

3 4 de Julio

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6 Large Hadron Collider - LHC 6

7 ARGE ( Grande): 27 km de circunferencia ADRON (Hadron): partícula fundamental compuesta de quarks y gluones (ejemplo protones) OLLIDER (Colisionador): acelera y estrella rayos de protones (hadrones) 7

8 Large Hadron Collider - CERN 8

9 Large Hadron Collider - CERN CERN 9

10 Protons E = 4 TeV Protons E = 4 TeV 10 10

11 Energia total = 8 TeV P 50 ns 11 Bunches ~ protones P

12 CMS: Pile-up effect 12

13 El Large Hadron Collider (LHC) se construyó con el propósito de descubrir cual es el mecanismo de rompimiento de Simetría Electrodébil. Una posible explicación la ofrece el Mecanismo de Higgs en el Modelo Estándar de Partículas Lamentablemente el Modelo Estándar no nos predice cual debería ser su masa Por ello el uso de hadrones (protones) de muy alta energía en el LHC: Es una maquina para hacer descubrimientos 13

14 Experimentos en el LHC 14

15 Experimentos en el LHC 15

16 CMS Compact Muon Solenoid CMS es un experimento de multipropósito: su detector se construyó teniendo en mente un programa de física muy amplio (Higgs, SUSY, Exótica) CMS es un esfuerzo Global: aproximadamente unos 3500 científicos en todo el mundo, de 180 Instituciones (entre ellas Uniandes) y Laboratorios 16

17 Componentes típicos de un detector de partículas Centro del Detector (punto de colisiones) 17

18 Total weight t Overall diameter 15 m Overall length 28.7 m 76k scintillating ECAL PbWO 4 crystals HCAL Scintillator/brass Interleaved ~7k ch 3.8T Solenoid CMS MUON ENDCAPS 473 Cathode Strip Chambers (CSC) 432 Resistive Plate Chambers (RPC) IRON YOKE Preshower Si Strips ~16 m 2 ~137k ch Foward Cal Steel + quartz Fibers 2 ~k ch Pixels & Tracker Pixels (100x150 µm 2 ) ~ 1 m 2 ~66M ch Si Strips ( µm) ~200 m 2 ~9.6M ch MUON BARREL Drift Tubes (DT) and 480 Resistive Plate Chambers (RPC)

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21 21 Flujo de datos en CMS CMS es como una cámara digital de 75 Mpix El LHC es capaz de producir algo así como 40 Millones de fotos / segundo El detector CMS debe filtrar las fotos que no nos sirven y guardar alrededor de 300 fotos / segundo Aprox. 450 MB / segundo Al año se producen varios PetaBytes de datos (1 PetaByte = 1000 TeraBytes) Tier-0 CERN CMS Triggers 40 MHz RF=1/ khz 300 Hz GRID

22 Higgs Candidate Event 22

23 Software de CMS CMSSW 1.5 Millones de líneas de código Todo corre mediante un solo ejecutable y un muchos módulos (plugins) que ejecutan algoritmos El mismo ejecutable funciona con datos reales de las colisiones y de simulación El control se tiene mediante archivos de configuración - Detector - Simulación Bus model 23

24 El GRID 24

25 Cyberspace. A consensual hallucination experienced daily by billions of legitimate operators, in every nation, by children being taught mathematical concepts... A graphic representation of data abstracted from banks of every computer in the human system. Unthinkable complexity. Lines of light ranged in the nonspace of the mind, clusters and constellations of data. Like city lights, receding... William Gibson, Neuromancer 25

26 La Idea Imaginen millones de servidores, computadores personales, laptops, dispositivos móviles, detectores de particulas, telescopios, centros de investigación, bodegas de datos. Todos conectados para formar un solo gran ente, un gran computador. Esto es lo que algunos llaman el GRID. La palabra es inspirada en la Red Eléctrica (Electric GRID) La electricidad en nuestras casas siempre está disponible; no nos importa de dónde viene; millones tienen acceso; puede producirse de distintas formas. Se quiere hacer lo mismo pero al nivel de computadores. Un sueño en el momento, pues por ahora no hay tal cosa, pero si una unidad entre pequeñas GRIDs globales 26

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28 Visualización de la GRID del LHC 28

29 Computación GRID en el LHC Los requerimientos de computo de los experimentos del LHC difícilmente se pueden cumplir en UN solo sitio (por razones técnicas y de fondos) Igualmente, muchos de los 3500 colaboradores que tiene por ejemplo un experimento como el CMS (o ATLAS), no están en el CERN -> necesitan de acceso a recursos físicos por fuera Por ello es que la infraestructura computacional requerida por los experimentos funciona INDEPENDIENTE de los sitios de trabajo y basados en un principio de COMPARTIR recursos 29

30 Recursos Consisten en almacenamiento, computo y conectividad Para hacer que cosa? Análisis de datos Preservación de datos Simulación Visualización 30

31 5 ideas principales Compartir recursos: este es uno de los principios. Ahora bien, no se recibe sin dar. Un forma de organización es mediante las Organizaciones Virtuales (VO). Acceder a estos recursos, tuvo el reto de hacerlo de forma Segura: Certificado GRID (Pasaporte) y asociarse a un Organización Virtual (Visa)- Por ejemplo la VO-CMS, VO-ATLAS Ejecutar procesos en el GRID, se requiere de un software que administre los recursos (MiddleWare - administrador de colas) Muerte de distancias: Al tener recursos compartidos en todo el mundo, no hay que enterarse en donde uno ejecuta un procesos Open Standards: hay cientos de desarrolladores en el mundo creando software para el GRID. Se requiere de tener ciertos estándares: Open Grid Forum 31

32 Organización Tiers Experimentos 32

33 Flujo de datos del CMS 33

34 Tiers - Características 34

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36 Administración de procesos GRID CRAB: Administra los procesos del Usuario. Maneja recursos segun politicas y prioridades en CMS. DBS (DAS) Dataset Bookkeeping Service: Se mantiene un registro de donde están los datos PhEDEx Physics Experiment Data Export: este es el servicio Encargado de mover datos en CMS - Usuarios 36 36

37 CRAB 37

38 Colombia y el GRID del LHC Nuestra Universidad cuenta con un Tier-3 Hacemos parte de el ROC-LA (Regional Operation Center - Latin America) Consiste en recursos (personas, software y hardware) que dan soporte a un grupo de sitios en Latino América con el propósito de que estos permanezcan en la GRID. Este Grupo está forma por 4 países (Brasil, Chile, México y Colombia) Se da soporte a varias Organizaciones Virtuales: ALICE, CMS, ATLAS, CMS, LHCb y AUGER 38

39 (EU-LA) UNIANDES-Tier-3 39

40 Notas finales La computación en el LHC y en cualquiera de sus experimentos como el CMS, es un gran reto, el cual requiere de un esfuerzo global. La computación GRID posee un terreno muy amplio para la investigación y el desarrollo de nuevas tecnologías. Como compartir recursos de forma optima, herramientas de monitoreo, almacenamiento de datos, son algunos de los temas en los que se trabaja en Computación GRID. 40

41 Resultados 41

42 -1 CMS Preliminary s = 7 TeV, L = 5.05 fb -1 ; s = 8 TeV, L = 5.26 fb Descubrimiento! Events / 3 GeV 12 Data Z+X 10 Zγ*,ZZ 8 m H =126 GeV 6 7 TeV 4e, 4µ, 2e2µ 8 TeV 4e, 4µ, 2e2µ m 4l [GeV] [GeV] m 4l 42

43 CMS observa un nuevo boson con una masa ± 0.6 GeV Con una significancia de 4.9 σ 43

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46 Agradecimientos Universidad de los Andes Departamento de Fisica Grupo de Altas Energias Agradecemos especialmente a Colciencias por su apoyo al Grupo de Altas Energias de los Andes en su participación en el experimento CMS y al proyecto GRID-Uniandes Al CERN y a la Colaboración CMS Programa HELEN A nuestros colegas y amigos en el CERN y en FERMILAB 46

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