Создание информационно-вычислительной среды и решение некоторых задач моделирования и обработки данных для физических экспериментов

• Автор: Тихоненко, Елена Александровна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 98 с. : ил

Содержание
Введение
1. Создание в ОИЯИ информационновычислительной среды для физических экспериментов на ускорителе
1.1. Постановка задачи создания информационно вычислительной среды для эксперимента в ОИЯИ
1.2. Создание информационновычислительной среды для эксперимента в ОИЯИ для стадии строительства установки .
1.3. Дальнейшие перспективы организациии информационно вычислительной среды для физических экспериментов на
в ОИЯИ.
2. Исследование возможностей ЭВМ СКЦ ОИЯИ для повышения эффективности решения физических задач и оказание методической помощи пользователям
2.1. Создание генератора случайных чисел на основе двумерного клеточного автомата и векторная программная реализация его алгоритма на ЭВМ vx0 .

2.1.1. Алгоритмы и программная реализация генератора и статистических тестов.

2.1.2. Метод вложенных гистограмм для проверки многомерных случайных последовательностей
2.1.3. Результаты и выводы.
2.2. Исследование возможностей параллельной реализации на ЭВМ 5РР задачи минимизации функционала при обработке данных с мюонных торцевых камер эксперимента СМ8 .
2.2.1. Проблема восстановления координат заряженных частиц в мюонных торцевых камерах СМ5
2.2.2. Программная реализация и сравнительные результаты
2.3. Оказание методической помощи пользователям СКЦ ОИЯИ .
3. Робастный подход для получения оптимальных оценок параметров мюонных треков в катодностриповых камерах эксперимента СМ8
3.1. Постановка задачи.
3.2. Математическая модель и особенности реализации робастного подхода.
3.3. Модель МонтеКарло и полученные результаты
Заключение
Литература


Вычислительно-информационная инфраструктура ОИЯИ в большой степени ориентирована на платформу UNIX [1]. Это хорошо согласуется с общими тенденциями организации компьютинга для физических экспериментов во всем мире. Однако использование множества операционных систем UNIX-платформы (ConvexOS, HP-UX, SPP-UX, Solaris, Linux) накладывает свои требования: необходимо создать унифицированный пользовательский интерфейс к специализированному программному обеспечению для физических экспериментов и выполнять определенную адаптацию этого программного обеспечения. Многообразие архитектур компьютеров, входящих в состав суперкомпьютерного центра ОИЯИ (СКЦ ОИЯИ), приводит к необходимости исследования, каким образом оптимизировать выполнение тех или иных задач, решаемых в рамках физических экспериментов. ЭВМ ОИЯИ для решения физических задач, вопросам создания инструментария проблемно-ориентированной среды и реализации в этой среде некоторых математических методов для физических исследований как программных приложений для конкретных практических областей. Изложены принципы и практическая реализация создания информационно - вычислительной среды для крупного физического эксперимента CMS [2] в ОИЯИ на стадии строительства установки как основы для участия ОИЯИ в создании регионального информационно-вычислительного центра для LHC в России. Создаваемая для целей физических экспериментов информационно - вычислительная среда на ЦВК ОИЯИ требует изучения ее свойств. В процессе изучения использования векторно-параллельной ЭВМ Convex-0 и параллельного суперкомпьютера SPP- ;гля целей физических исследований автором были решены некоторые задачи, имеющие важное практическое применение, в частности, реализован новый генератор случайных многомерных векторов на базе двумерного бинарного клеточного автомата и исследовано использование SPP- для решения задач минимизации функционала при обработке данных для эксперимента CMS. В процессе создания данных программ были исследованы возможности реализации соответствующих алгоритмов с учетом специфики архитектуры Convex-0 и SPP-. Данные работы оказались методически полезны для пользователей указанных ЭВМ, поскольку были выполнены на начальном этапе эксплуатации как Convex-0, так и SPP-0U. Более того, программная реализация генератора можег рассматриваться как часть промежуточного слоя специализированного программного обеспечения. CMS и, в конечном итоге, к созданию программного приложения для использования в практических целях при моделировании, а также при обработке экспериментальных данных с прототипа мюонной торцевой камеры. Рассмотрим последовательно круг проблем, касающихся работ, включенных в диссертацию. Начнем с освещения вопроса создания в ОИЯИ информационновычислительной среды для международного эксперимента CMS. Как уже было упомянуто выше, ОИЯИ является активным участников трех крупных экспериментов, планирующихся на LHC: ALICE, ATLAS и CMS. Ускоритель LHC предполагается ввести в эксплуатацию после года. В настоящее время происходит процесс проектирования и строительства физических установок, ведутся работы по моделированию установок и физических процессов в них. Для определения стратегии организации компьютинга эксперимента CMS в году в CERN был принят проект по компьютингу CMS [4]. Этот проект разрабатывался в контексте координации работ всех специалистов, работающих в различных научных центрах и с учетом стремительно меняющейся ситуации в компьютерной сфере. В разработке данного проекта участвовали специалисты из всех организаций, участвующих в эксперименте CMS, в том числе и сотрудники ОИЯИ, включая автора данной диссертации. Правильно выбранная стратегия компьютинга позволила успешно решать задачи проектирования установки CMS и создала основу для ее успешной эксплуатации в дальнейшем. Разработанные в [4] предложения по компьютингу CMS касаются как стадии конструирования установки, так и периода ее эксплуатации. Компьютерные требования на этих двух этапах существенно разнятся. К основным задачам на этапе конструирования относятся, прежде всего.