CERN Physiker mit Macs auf der Überholspur

Wissenschaftler setzen Mac Computer mit Intel Prozessoren in einem globalen Großforschungsprojekt ein, um uns ein besseres Verständnis von der Struktur des Universums zu vermitteln. Im ALICE Experiment des internationalen Forschungszentrums für Teilchenphysik CERN in Genf spielen die Mac Computer eine wichtige Rolle: Mit ihrer Hilfe wird gemessen, was geschieht, wenn Partikel mit beispielloser Kraft nahezu bei Lichtgeschwindigkeit kollidieren.

Das ALICE-Experiment ist eines von fünf Detektorexperimenten, in denen die vom LHC (Large Hadron Collider) des CERN produzierten Kollisionen untersucht werden. Der LHC, der weltweit größte Partikelbeschleuniger, soll 2007 in Betrieb genommen werden und tiefer in die Materie eindringen als je zuvor. Die Resultate von ALICE und der anderen Detektorexperimente werden dem LHC beim Testen fundamentaler wissenschaftlicher Thesen über Materie und Antimaterie helfen und unsere Sicht des Universums vermutlich grundlegend verändern.

Die fünf Experimente werden, um ihre Ergebnisse zu erzielen, 5-mal so viele Informationen verarbeiten wie das gesamte europäische Telekommunikationsnetz, . Sie werden fast 10 Petabyte Daten pro Jahr produzieren – das entspricht einem CD-Stapel, der etwa 20 Kilometer hoch ist.

"Seit Apple zu Intel Prozessoren gewechselt ist, sehen wir reelle Chancen, den Mac als unseren Hauptrechner verwenden zu können", so Federico Carminati, ALICE Computing Coordinator. "Apple ist eine geniale Lösung, die zwei Umgebungen in einem System bietet: UNIX Verarbeitungsleistung und Lösungen für den Büroalltag."

Rechenzentren auf der ganzen Welt

ALICE – ein Akronym für "A Large Ion Collider Experiment" – soll im LHC die Kollision von Schwerionen entdecken, insbesondere von Blei- und Wasserstoff-Nuklei (Protonen). Die Anforderungen an die Konstruktion sind enorm. Der LHC verwendet Supraleitfähigkeit, um Partikel entlang eines Kurvenpfads zu führen. Dies bedeutet, dass seine Magneten unter Umständen auf bis zu -271 Grad oder sogar bis auf absolut Null heruntergekühlt werden müssen.

Das ALICE-Physikerteam wird während des auf 10 Jahre angelegten Projekts immense Datenmengen analysieren müssen und in hohem Maß von der Computertechnologie abhängen. "Alle 1000 Physiker des ALICE-Teams müssen mit Computern arbeiten, von etwa 10 % ihrer Arbeitszeit bis hin zu einem ganzen Arbeitstag", erklärt Carminati. "Um diese Daten analysieren und physikalische Ergebnisse erzielen zu können, sind extrem leistungsstarke Computer vonnöten, die in der Lage sind, statische Analysen in ganz großem Stil durchzuführen."

Jetzt, da Apple zu Intel Prozessoren gewechselt ist, sehen wir reelle Chancen, den Mac als unseren Hauptrechner verwenden zu können.

– Federico Carminati, ALICE Computing Coordinator

Es hat Jahre gedauert, die Rechnerinfrastruktur für ALICE zu entwickeln. Grund hierfür ist die Notwendigkeit, die Simulation von Schwerion- und Proton-Proton-Interaktionen, die daraus resultierende Reaktion der Detektoren und die Rekonstruktion und Analyse der Daten aus simulierten und echten Interaktionen zu berücksichtigen.

Für ihre hoch spezialisierten Forschungsanforderungen müssen die Physiker eigene Software entwickeln können, die ihrem speziellen Analysebedarf gerecht wird. Derzeit wird eine Software-Infrastruktur entwickelt, um sicherzustellen, dass die besagten Entwicklungsaktivitäten konsistente und kosteneffektive Methoden einsetzen.

Die Daten das ALICE-Experiments werden in einem heterogenen Netzwerk aus Rechenzentren auf der ganzen Welt archiviert, das durch nationale Partnerorganisationen gefördert wird. Das Offline-Team von ALICE verwaltet den Zugriff auf diese Daten und die Interaktion mit über 40 Zentren rund um den Globus.

Wissensaustausch

Die Computing-Gruppe von Federico Carminati bei ALICE verfolgt zwei Hauptziele mit ihrer Auswahl der Entwicklungs- und Verarbeitungsplattformen, die im CERN und im Grid-Netzwerk des Rechenzentrums verwendet werden sollen. Aufgrund des hohen Datenvolumens, das verarbeitet werden muss, versucht man, Kosten zu senken, indem die Lösungen mit dem besten Preis-Leistungsverhältnis implementiert werden.

"Wir gehen davon aus, dass wir bis 2009 30M SPECints an Computing-Leistung brauchen", erzählt Federico Carminati. "Der Kauf der Systeme liegt in der Verantwortung jedes Rechenzentrums, einschließlich des CERN Rechenzentrums. Wir nehmen jedoch Teil an der Spezifizierung der Plattformen, auf denen wir unsere Software ausführen wollen. Wir tragen dabei eine große Verantwortung, denn wir müssen sicherstellen, dass die gewählten Plattformen die beste Lösung für alle unsere Finanzierungspartner sind."

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