Ученые из Научно-учебной лаборатории методов анализа больших данных (LAMBDA) факультета компьютерных наук НИУ ВШЭ создали систему мониторинга, которая используется на LHCb (Large Hadron Collider beauty experiment) Большого адронного коллайдера. Она позволяет отслеживать, насколько качественны собранные данные, а также помогает операторам быстро находить поломки.
Как известно, ученые сталкивают в коллайдере элементарные частицы и смотрят на результат этих столкновений. Очень важно качественно отследить, что именно случилось во время столкновения, и определить траектории частиц. В результате получается много трехмерных фотографий — несколько тысяч снимков в секунду.
Фактически снимки частиц делает детектор — огромная камера длиной 30 метров. Камера состоит из разных слоев, каждый из которых выполняет свою задачу. Например, первый просто пропускает частицу через себя, считывая реакцию среды, следующий фиксирует ее траекторию, а последний слой поглощает частицу.
Очень важно, чтобы система сбора информации работала корректно и ученые могли получить хорошие данные, чтобы использовать их в своих исследованиях. Но поскольку количество снятого материала очень велико, то встает вопрос, как анализировать его качество. Любой битый пиксель на матрице может оказать критическое влияние на данные, так как на его месте, например, может находиться искомая частица.
Ученые из LAMBDA предложили систему с элементами искусственного интеллекта, которая обрабатывает все снимки и ищет на них аномалии, после чего предлагает оператору эксперимента обратить отдельное внимание только на те запуски, которые система сочтет проблемными или заслуживающими внимания.
«Большой адронный коллайдер запускается циклами: первый цикл проходил с 2010 по 2012 год, потом с 2014-го по 2018-й, третий цикл продлится с 2022 по 2024 год. Прямо сейчас в ЦЕРН «прогревают» установку и тестируют перед большим стартом в ближайшие недели. Мы подготовили систему мониторинга для эксперимента LHCb, эта система позволяет отслеживать состояние эксперимента из любой точки мира, а алгоритмы машинного обучения снижают время, необходимое для поиска проблем с данными», — сообщает Денис Деркач, старший научный сотрудник лаборатории LAMBDA.
LHCb — один из четырех основных детекторов Большого адронного коллайдера. Каждый из экспериментов БАК имеет свои задачи, свои системы и решения. Основное направление работы LHCb — изучение B-мезонов, содержащих прелестные кварки. Отсюда пошло название детектора: прелестный кварк по-английски — beauty quark.