در «سرن» چه می‌گذرد؟ / تصاویر

ایسنا : آزمایشات انجام‌شده در برخورددهنده بزرگ هادرونی سرن (LHC) در هیچ جای دیگر کره خاکی صورت نمی‌گیرد و دانشی که از این آزمایش‌ها به دست آمده، شیوه تفکر جهانیان را دستخوش انقلاب کرده است. میزان داده‌های خامی که در سرن تولید می‌شود، اعجاب‌آور است. خود LHC حدود 15 پتابایت (15 هزار و 360 ترابایت) اطلاعات را در سال تولید می‌کند و نتیجه 600 میلیون برخورد دادن ذرات در هر ثانیه ضبط می‌شود. از سال 2002 به بعد، این داده به شبکه جهانی که از مراکز رایانه‌ای تشکیل شده‌، ارسال می‌شود و در اختیار بیش از هشت هزار فیزیکدان قرار می‌گیرد. این شبکه، «شبکه محاسباتی جهانی LHC» نام دارد. زمانی که سرن در سال 1954 بنیان‌ نهاده شد، هیچ سیستم متمرکزی وجود نداشت، شیوه‌های ضبط داده‌ها بسیار متنوع بودند و هیچ فناوری مانند اینترنت که قادر به سهیم‌کردن آسان اطلاعات باشد، در دسترس نبود. اینترنت در اصل توسط سرن ایجاد شد. در دهه‌های آغازین، ضبط داده‌ها به ندرت دیجیتالی بودند و بیشتر به عنوان گزارشات تایپ‌شده بر روی کاغذ وجود داشتند. این وضعیت هرج‌ومرج‌گونه تا اواسط دهه 1970 ادامه داشت تا این که در سال 1976 سرن، CERNET را معرفی کرد. با استفاده از این سیستم، داده‌ها می‌توانست بین فریم‌های اصلی متعدد و رایانه‌های کوچک‌تر از طریق خطوط سریالی 2Mbit/s منتقل شود. «سرن‌نت» برای یک دهه فعال بود و پل LAN خود را داشت که اترنت‌های سرن اولیه را به یکدیگر متصل می‌کرد. با این حال، هیچ یک از این‌ها امکان برقراری ارتباط از راه دور را فراهم نمی‌کرد و نیاز به یک سیستم کارآمدتر ضروری به نظر می‌رسید. در اوایل دهه 1980، برای نخستین بار از یک کانال ماهواره‌ای برای اتصال دو شبکه محلی استفاده شد. در سال 1983، اترنت معرفی شد و از سال 1984 تا 1985، پروتکل‌های TCP/IP در سرن پایه‌ریزی شدند. به تدریج TCP/IP معرفی شد و راه را برای تغییرات بزرگ در شیوه برقراری ارتباط سرن و در نهایت تمامی دنیا هموار کرد. نخستین اتصال اینترنتی در سرن در سال 1989 برای منابع خارجی افتتاح شد. همچنین در سال 1989، پروژه ENQUIRE توسط تیم برنرز-لی آغاز شد. این دانشمند در سال 1990 به رابرت کایلیائو، دانشمند علوم رایانه، ملحق شد. این پروژه مبتنی بر استفاده از هایپرتکس برای سهیم‌کردن اطلاعات بین محققان سرن بود. این موفقیت در سال 1991، به ایجاد نخستین وب‌سایت آنلاین منجر شد و سپس وب جهانی را به دنبال داشت که در تاریخ 30 آوریل سال 1993، سرن آن را برای تمامی کاربران رایگان اعلام کرد. گرچه این وب نقش شاهکاری را در محاسبات جهانی داشت، اما تنها وبی نبود که سرن در ایجاد آن نقش داشت. امروزه، این سازمان به یک پیشگام در عرصه محاسبات شبکه‌ای تبدیل شده است. در سال 2012 «شبکه محاسباتی جهانی LHC» بیش از 170 مرکز رایانه را در 36 کشور مختلف پوشش داد. این سیستم به چهار رده 0، 1، 2 و 3 تقسیم شده که هر یک خدمات ویژه‌ای را عرضه می‌کند. در سطح نخست، رده 0، «مرکز داده» سرن قرار دارد که مسئول ذخیره تمامی داده‌های خام تولید‌شده توسط LHC است. « مرکز داده» همچنین فرایند تحلیل را با بازسازی اطلاعات به شیوه‌ای مفیدتر آغاز می‌کند. این داده سپس از خلال یک شبکه فیبر نوری به 11 مرکز رده 1 واقع در سراسر جهان می‌رود. این شبکه که با سرعت 10 گیگابیت در ثانیه عمل می‌کند، به عنوان «شبکه خصوصی نوری LHC» شناخته شده است. در مراکز رده 1، اطلاعات حاصل از مرکز داده بازپردازش شده و بر روی یک نوار ذخیره می‌شود. در این مرحله نسخه‌هایی از داده خام نیز ذخیره می‌شوند. از این نوار برای ذخیره داده استفاده می‌شود، زیرا مدت طولانی‌تری نسبت به دیسک یا مموری RAM دوام دارد. استفاده از این نوار همچنین اقتصادی‌تر است، زیرا ارزان بوده و برق کمتری مصرف می‌کند؛ با این حال، محققان می‌توانند به آخرین داده‌ها بر روی مرورگرهای دیسک دسترسی داشته باشند. در مرحله بعدی، مراکز رده 1 اطلاعات پردازش‌شده را به 140 مرکز رده 2 انتقال می‌دهند. این مراکز شامل دانشگاه و موسسه‌های علمی هستند که از طریق شبکه‌های استاندارد به سایت‌های رده 1 متصل هستند. در این جا داده‌ها دوباره ذخیره، پردازش و تحلیل می‌شوند و این نخستین سطحی است که در آن مشارکت رسمی با WLCG وجود دارد. پس از عبور از خلال مراکز رده 2، داده از طریق رده 3 در دسترس دانشکده‌های تحصیلی و افراد قرار می‌گیرد. با افزایش اطلاعات جمع‌آوری‌شده از آزمایش‌های سرن، شبکه نیز گسترده‌تر می‌شوند. در ژوئن سال 2013، یک مرکز رده 0 جدید در بوداپست مجارستان افتتاح شد. این سایت جدید که در «مرکز تحقیقات فیزیک ویگنر» نصب شد، به مرکز داده سرن مرتبط است و توانایی انتقال 100 گیگابیت در ثانیه را دارد. مرکز ویگنر به گونه‌ای عمل می‌کند که گویی بخشی از «مرکز داده» خود سرن است، گرچه 600 مایل با این مرکز فاصله دارد. این «مرکز داده» اضافی توانایی پردازش سرن را تا حدود 70 درصد افزایش می‌دهد. گرچه سرن یک سیستم شبکه‌ای رده‌بندی‌شده است، به هشت هزار فیزیکدان از سراسر جهان امکان دسترسی به داده‌های جمع‌آوری‌شده را در زمان واقعی می‌دهد.