Es ist klar, wann es ein Problem gibt, wissenschaftliche Daten zu erhalten. Es stellt sich jedoch heraus, dass es ein Problem gibt, sie zu speichern und zu verarbeiten.
Die gesamte Reihe hochkarätiger Entdeckungen, die mit dem Collider gemacht wurden, basierte auf der Analyse von Daten, deren Volumen weniger als ein Prozent des Gesamtvolumens der generierten Daten beträgt.
Der Rest der Daten geht unwiederbringlich verloren.
Der 26,7 Kilometer lange Kollidertunnel dient zur Beschleunigung von Partikeln nahe der Lichtgeschwindigkeit. Zwei in entgegengesetzte Richtungen bewegte Partikelströme kollidieren an Punkten im Raum, die von empfindlichen Sensoren überwacht werden. Selbst bei der niedrigsten Dichte von Protonenstrahlen mit jeweils 120 Milliarden Protonen beträgt die Anzahl der Kollisionen 30 Millionen Kollisionen pro Sekunde.
Nach Informationen, die auf der Website der Europäischen Organisation für Kernforschung CERN veröffentlicht wurden, erzeugt eine Milliarde Kollisionen pro Sekunde einen Datenstrom von 1 Petabyte pro Sekunde. Und dies ist derzeit das größte Problem, da ein Datenstrom mit einer solchen Geschwindigkeit einfach nicht zu speichern oder gar richtig zu verarbeiten ist. „Bei mindestens 30 Millionen Kollisionen benötigen wir 2.000 Petabyte, um die Ergebnisse einer typischen 12-Stunden-Kolliderphase zu speichern. Bei 150 Collider-Starts pro Jahr wären 400.000 Petabyte, 400 Exabyte Daten erforderlich, um alle Daten zu speichern, eine riesige Menge, die wir derzeit noch nicht einmal speichern können “, sagt Andreas Hoecker, Wissenschaftler am CERN.
Die Lösung für das Problem einer großen Datenmenge ist natürlich eine drastische Reduzierung ihres Volumens. Dies geschieht nicht auf Kosten von Algorithmen zur Informationskomprimierung, da nicht alle Prozessoren vorhandener Supercomputer über ausreichend Leistung verfügen. Die Fähigkeiten der am CERN verfügbaren Computertechnologie ermöglichen es, die Ergebnisse von nur 1200 Kollisionen pro 30 Millionen solcher Fälle zu speichern. Dies sind 0,004 Prozent des Gesamtvolumens, und die verbleibenden 99,996 Prozent, wie oben erwähnt, gehen für immer verloren.
Dieser Zustand scheint eine schreckliche Verschwendung zu sein, aber nicht alles ist so traurig. Phänomene, die für Wissenschaftler von echtem Interesse sind, treten bei dieser Rate nicht auf. Beispielsweise erscheint das Higgs-Boson mit einer Geschwindigkeit von einmal pro Sekunde, während andere Ereignisse mit einer Häufigkeit von zehn oder hundert Mal pro Sekunde auftreten. Um das Interessanteste des gesamten Datenstroms hervorzuheben, sind spezielle "Trigger" beteiligt, Geräte, die eine vorläufige Datenfilterung hauptsächlich auf Hardwareebene durchführen. Diese Trigger werden für jeden speziellen Fall entwickelt und gemäß den Eigenschaften der gesuchten Partikel wie dem Higgs-Boson, dem echten Quark, den W- und Z-Bosonen usw. abgestimmt.
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Natürlich gehen bei einer solchen Implementierung der vorläufigen Datenverarbeitung einige der interessanten Daten zusammen mit einem Berg unnötigen und uninteressanten "Mülls" verloren. Die verbleibenden Informationen enthalten jedoch hauptsächlich signifikante Daten, und ihr relativ geringes Volumen ermöglicht bereits eine ausreichend tiefe Verarbeitung, selbst in Echtzeit.
Abschließend sei angemerkt, dass die Lösung des oben beschriebenen Problems keineswegs die Möglichkeit gewährleistet, größtenteils nutzlose Daten zu speichern. Die Lösung des Problems besteht darin, neue Sensoren für den Collider zu entwickeln, die die neuesten Errungenschaften moderner Technologien nutzen und in die Tiefen der derzeit unerforschten Bereiche der Physik vordringen können. Übrigens werden einige dieser Sensoren im Zuge der nächsten Modernisierung, die gerade durchgeführt wird, am Collider erscheinen. Der Start des modernisierten Colliders ist für 2025 geplant.
