Sappiamo già che il Large Hadron Collider (LHC) sarà il più grande e costoso esperimento di fisica mai condotto dall'umanità. La collisione di particelle relativistiche con energie precedentemente inimmaginabili (fino al segno 14 TeV entro la fine del decennio) genererà milioni di particelle (conosciute e ancora da scoprire), che devono essere tracciate e caratterizzate da enormi rivelatori di particelle. Questo storico esperimento richiederà una massiccia attività di raccolta e archiviazione dei dati, riscrivendo le regole di gestione dei dati. Ogni cinque secondi, le collisioni LHC generano l'equivalente di un valore di dati in DVD, ovvero una velocità di produzione dei dati di un gigabyte al secondo. Per metterlo in prospettiva, un normale computer domestico con una connessione molto buona potrebbe essere in grado di scaricare i dati ad una velocità di uno o due megabyte al secondo (se sei molto fortunato! Ottengo 500 kilobyte / secondo). Pertanto, gli ingegneri LHC hanno progettato un nuovo tipo di metodo di gestione dei dati in grado di archiviare e distribuire petabyte (milione di gigabyte) di dati a collaboratori LHC in tutto il mondo (senza diventare vecchi e grigi in attesa di un download).
Nel 1990, l'Organizzazione europea per la ricerca nucleare (CERN) ha rivoluzionato il modo in cui viviamo. L'anno precedente, Tim Berners-Lee, un fisico del CERN, ha scritto una proposta per la gestione elettronica delle informazioni. Ha avanzato l'idea che le informazioni potrebbero essere trasferite facilmente su Internet usando qualcosa chiamato "ipertesto". Col passare del tempo Berners-Lee e il collaboratore Robert Cailliau, un ingegnere di sistema anche al CERN, hanno messo insieme una singola rete di informazioni per aiutare gli scienziati del CERN a collaborare e condividere informazioni dai loro personal computer senza doverle salvare su ingombranti dispositivi di archiviazione. L'ipertesto ha consentito agli utenti di sfogliare e condividere il testo tramite pagine Web utilizzando collegamenti ipertestuali. Berners-Lee ha quindi continuato a creare un browser-editor e ben presto si è reso conto che questa nuova forma di comunicazione poteva essere condivisa da un gran numero di persone. Nel maggio 1990, gli scienziati del CERN hanno definito questa nuova rete collaborativa World Wide Web. In effetti, il CERN era responsabile del primo sito Web del mondo: http://info.cern.ch/ e un primo esempio di come appariva questo sito può essere trovato tramite il sito Web del World Wide Web Consortium.
Quindi il CERN non è estraneo alla gestione dei dati su Internet, ma il nuovissimo LHC richiederà un trattamento speciale. Come sottolineato da David Bader, direttore esecutivo del calcolo ad alte prestazioni presso il Georgia Institute of Technology, l'attuale larghezza di banda consentita da Internet è un enorme collo di bottiglia, rendendo più desiderabili altre forme di condivisione dei dati. “Se guardo a LHC e cosa sta facendo per il futuro, l'unica cosa che il Web non è stato in grado di fare è gestire una straordinaria quantità di dati", Ha affermato, il che significa che è più facile salvare grandi set di dati su dischi rigidi da terabyte e quindi inviarli per posta ai collaboratori. Sebbene il CERN abbia affrontato la natura collaborativa della condivisione dei dati sul World Wide Web, i dati che LHC genererà sovraccaricheranno facilmente le piccole larghezze di banda attualmente disponibili.
Ecco perché è stata progettata la griglia di calcolo LHC. La griglia gestisce la vasta produzione di set di dati LHC in livelli, il primo (Livello 0) si trova sul posto al CERN vicino a Ginevra, in Svizzera. Il livello 0 è costituito da un'enorme rete di computer paralleli contenente 100.000 CPU avanzate che sono state configurate per archiviare e gestire immediatamente i dati grezzi (1 e 0 di codice binario) pompati dall'LHC. Vale la pena notare a questo punto che non tutte le collisioni di particelle verranno rilevate dai sensori, ma solo una frazione molto piccola può essere catturata. Sebbene sia possibile rilevare solo un numero relativamente piccolo di particelle, ciò si traduce comunque in un'enorme produzione.
Il livello 0 gestisce parti dei dati emessi esplodendo attraverso linee in fibra ottica da 10 gigabit al secondo dedicate a 11 Livello 1 siti in Nord America, Asia ed Europa. Ciò consente a collaboratori come Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) del Brookhaven National Laboratory di New York di analizzare i dati dell'esperimento ALICE, confrontando i risultati delle collisioni di ioni piombo LHC con i propri risultati di collisione di ioni pesanti.
Dai computer internazionali di livello 1, i set di dati vengono impacchettati e inviati a 140 Livello 2 reti informatiche situate in università, laboratori e aziende private di tutto il mondo. È a questo punto che gli scienziati avranno accesso ai set di dati per eseguire la conversione dal codice binario grezzo in informazioni utilizzabili su energie e traiettorie delle particelle.
Il sistema di livelli è buono e buono, ma non funzionerebbe senza un tipo di software altamente efficiente chiamato "middleware". Quando si tenta di accedere ai dati, l'utente potrebbe desiderare che le informazioni vengano diffuse tra i petabyte di dati su server diversi in formati diversi. Una piattaforma middleware open source chiamata Globus avrà l'enorme responsabilità di raccogliere le informazioni richieste senza soluzione di continuità, come se tali informazioni fossero già contenute nel computer del ricercatore.
È questa combinazione di sistema di livelli, connessione veloce e software ingegnoso che potrebbe essere estesa oltre il progetto LHC. In un mondo in cui tutto sta diventando "on demand", questo tipo di tecnologia potrebbe rendere Internet trasparente per l'utente finale. Ci sarebbe accesso immediato a tutto, dai dati prodotti da esperimenti dall'altra parte del pianeta, alla visione di film ad alta definizione senza attendere la barra di avanzamento del download. Proprio come l'invenzione dell'HTML di Berners-Lee, la LHC Computing Grid potrebbe rivoluzionare il modo in cui utilizziamo Internet.
Fonti: Scientific American, CERN
