نحن نعلم بالفعل أن مصادم الهادرون الكبير (LHC) سيكون أكبر وأغلى تجربة فيزيائية قامت بها البشرية على الإطلاق. يؤدي اصطدام الجسيمات النسبية في طاقات لم يكن من الممكن تصورها سابقًا (حتى علامة 14 TeV بحلول نهاية العقد) إلى توليد ملايين الجسيمات (المعروفة والتي لم يتم اكتشافها بعد) ، والتي يجب تتبعها وتمييزها بأجهزة كشف الجسيمات الضخمة. ستتطلب هذه التجربة التاريخية جهودًا ضخمة لجمع البيانات وتخزينها ، وإعادة كتابة قواعد معالجة البيانات. كل خمس ثوانٍ ، ستنتج تصادمات LHC ما يعادل قيمة DVD للبيانات ، أي بمعدل إنتاج بيانات واحد غيغابايت في الثانية. لوضع هذا في الاعتبار ، قد يتمكن جهاز كمبيوتر عادي متوسط لديه اتصال جيد جدًا من تنزيل البيانات بمعدل واحد أو اثنين ميغابايت في الثانية (إذا كنت محظوظًا جدًا! أحصل على 500 كيلوبايت / ثانية). لذا ، صمم مهندسو المصادم LHC نوعًا جديدًا من طريقة معالجة البيانات التي يمكنها تخزينها وتوزيعها بيتابايتس (مليون غيغابايت) من البيانات إلى المتعاونين LHC في جميع أنحاء العالم (دون الحصول على القديم والرمادي أثناء انتظار التنزيل).
في عام 1990 ، أحدثت المنظمة الأوروبية للبحوث النووية (CERN) ثورة في الطريقة التي نعيش بها. في العام السابق ، كتب عالم الفيزياء في CERN ، تيم بيرنرز لي ، اقتراحًا لإدارة المعلومات الإلكترونية. طرح فكرة أنه يمكن نقل المعلومات بسهولة عبر الإنترنت باستخدام شيء يسمى "النص التشعبي". مع مرور الوقت ، قام برنرز لي والمتعاون روبرت كايليو ، وهو مهندس أنظمة في CERN ، بتجميع شبكة معلومات واحدة لمساعدة علماء CERN على التعاون ومشاركة المعلومات من أجهزة الكمبيوتر الشخصية الخاصة بهم دون الحاجة إلى حفظها على أجهزة التخزين المرهقة. مكن النص التشعبي المستخدمين من تصفح النص ومشاركته عبر صفحات الويب باستخدام الارتباطات التشعبية. ثم انتقل بيرنرز لي لإنشاء محرر متصفح وسرعان ما أدرك أن هذا الشكل الجديد من التواصل يمكن أن يشاركه عدد كبير من الناس. بحلول مايو 1990 ، أطلق علماء CERN على هذه الشبكة التعاونية الجديدة اسم شبكة الانترنت. في الواقع ، كانت CERN مسؤولة عن أول موقع ويب في العالم: http://info.cern.ch/ ومثال مبكر على ما يبدو عليه هذا الموقع يمكن العثور عليه عبر موقع World Wide Web Consortium.
لذا فإن CERN ليس غريبا على إدارة البيانات عبر الإنترنت ، ولكن LHC الجديد سيتطلب معالجة خاصة. كما أكد ديفيد بادر ، المدير التنفيذي للحوسبة عالية الأداء في معهد جورجيا للتكنولوجيا ، فإن النطاق الترددي الحالي الذي تسمح به الإنترنت يمثل اختناقًا كبيرًا ، مما يجعل الأشكال الأخرى من مشاركة البيانات أكثر جاذبية. "إذا نظرت إلى LHC وما تفعله للمستقبل ، فإن الشيء الوحيد الذي لم يتمكن الويب من فعله هو إدارة ثروة هائلة من البيانات"، مما يعني أنه من الأسهل حفظ مجموعات البيانات الكبيرة على محركات الأقراص الثابتة التي تعمل بنظام تيرابايت ثم إرسالها في المشاركة إلى المتعاونين. على الرغم من أن CERN قد عالجت الطبيعة التعاونية لمشاركة البيانات على شبكة الويب العالمية ، إلا أن البيانات التي ستنتجها المصادم LHC سوف تفرط بسهولة في النطاق الترددي الصغير المتاح حاليًا.
هذا هو السبب في تصميم شبكة الحوسبة LHC. تتعامل الشبكة مع إنتاج مجموعة بيانات LHC الضخمة في المستويات ، الأول (المستوى 0) في الموقع في CERN بالقرب من جنيف ، سويسرا. يتكون المستوى 0 من شبكة كمبيوتر متوازية ضخمة تحتوي على 100000 وحدة معالجة مركزية متطورة تم إعدادها لتخزين وإدارة البيانات الأولية (1s و 0s من الشفرة الثنائية) التي يتم ضخها بواسطة LHC. من الجدير بالذكر عند هذه النقطة ، أنه لن يتم الكشف عن جميع تصادمات الجسيمات بواسطة أجهزة الاستشعار ، يمكن التقاط جزء صغير جدًا فقط. على الرغم من أنه يمكن اكتشاف عدد صغير نسبيًا من الجسيمات ، إلا أن هذا لا يزال يُترجم إلى إنتاج ضخم.
يدير المستوى 0 أجزاء من البيانات الناتجة عن طريق تفجيرها من خلال خطوط ألياف بصرية 10 جيجابت في الثانية إلى 11 المستوى 1 مواقع عبر أمريكا الشمالية وآسيا وأوروبا. وهذا يسمح للمتعاونين مثل مصادم الأيونات الثقيلة النسبية (RHIC) في مختبر بروكهافن الوطني في نيويورك بتحليل البيانات من تجربة ALICE ، ومقارنة النتائج من تصادمات أيون الرصاص LHC مع نتائج اصطدام الأيونات الثقيلة الخاصة بهم.
من أجهزة الكمبيوتر الدولية من المستوى 1 ، يتم حزم مجموعات البيانات وإرسالها إلى 140 المستوى 2 شبكات الكمبيوتر الموجودة في الجامعات والمعامل والشركات الخاصة حول العالم. عند هذه النقطة سيتمكن العلماء من الوصول إلى مجموعات البيانات لإجراء التحويل من الشفرة الثنائية الخام إلى معلومات قابلة للاستخدام حول طاقات الجسيمات ومساراتها.
نظام الطبقة جيد وجيد ، لكنه لن يعمل بدون نوع من البرامج عالية الكفاءة يسمى "البرامج الوسيطة". عند محاولة الوصول إلى البيانات ، قد يرغب المستخدم في الحصول على معلومات تنتشر عبر بيتابايت البيانات على خوادم مختلفة بتنسيقات مختلفة. منصة وسيطة مفتوحة المصدر تسمى جلوبس ستتحمل المسؤولية الكبيرة عن جمع المعلومات المطلوبة بسلاسة كما لو كانت تلك المعلومات موجودة بالفعل داخل جهاز الكمبيوتر الخاص بالباحث.
هذا المزيج من نظام الطبقة والاتصال السريع والبرامج العبقرية يمكن توسيعه إلى ما بعد مشروع المصادم LHC. في عالم أصبح فيه كل شيء "عند الطلب" ، يمكن لهذا النوع من التكنولوجيا أن يصنع الإنترنت شفاف للمستخدم النهائي. سيكون هناك وصول فوري إلى كل شيء من البيانات التي تنتجها التجارب على الجانب الآخر من الكوكب ، إلى مشاهدة الأفلام عالية الوضوح دون انتظار شريط تقدم التنزيل. تمامًا مثل اختراع برنرز لي لـ HTML ، قد تُحدث شبكة الحوسبة LHC ثورة في كيفية استخدامنا للإنترنت.
المصادر: Scientific American، CERN
