V okviru sodelovanja UL FRI z Evropsko agencijo za jedrske raziskave (CERN) na FRI razpisujemo magistrske teme, ki so lahko odskočna deska za nadaljnje sodelovanje s CERN – od lažjega dostopa do poletnih šol do trajnejših oblik sodelovanja preko zaposlitev na raziskovalnih projektih.
V sodelovanju z odsekom za Eksperimentalno fiziko osnovnih delcev (F9) na Institutu Jožef Stefan razpisujemo dve temi:
1. Hitro določanje trajektorij delcev
Ob trku delcev v velikem hadronskem trkalniku (LHC, CERN) nastane nekaj tisoč nabitih delcev. Magnetno polje detektorja delce ukloni, zato delec pušča sledi v obliki vijačnice, oziroma krožnice v dvodimenzionalnem preseku. Zaradi velike količine nastalih delcev, velikega števila zadetkov v detektorju ter omejenih zmožnosti detektorja, trajektorij ni enostavno določiti. Postopki določanja trajektorij iz sledi so zato zamudni in vzamejo veliko računskega časa. Več informacij: https://indico.cern.ch/event/504284/contributions/2023875/attachments/1240146/1823137/HGray_Zurich_Tracking.pdf
V nalogi bi raziskali možnosti za uporabo računalniških metod razpoznavanja vzorcev za določanje trajektorij. Metode razpoznavanja vzorcev lahko uporabite samostojno ali pa v kombinaciji z metodami umetne inteligence, na primer z uporabo konvolucijskih nevronskih mrež. Za gradnjo modela so na voljo podatki o trajektorijah, dobljeni s simulacijami Monte-Carlo. Naučeni model bi s pridom uporabili v prvi fazi za grobo določanje trajektorij. Trajektorije, ki bi jih model predlagal, bi v drugi fazi natančno preverili z zdaj uporabljanimi metodami in s tem močno zmanjšali prostor preiskovanja računsko zahtevnih metod.
Kontakt: Uroš Lotrič (uros.lotric@fri.uni-lj.si)
2. Razporejanje opravil na računalniških gručah
Trke delcev v velikem hadronskem trkalniku (LHC, CERN) natančno analizirajo in na podlagi eksperimentov preverjajo nove fizikalne modele in teorije. Zelo zahtevna analiza poteka na velikih gručah računalnikov. V gruči je del vozlišč namenjen pripravi poslov, drugi del pa računanju. Pri pripravi poslov gre večinoma za prenašanje podatkov iz oddaljenih repozitorijev na lokalni prostor za shranjevanje podatkov in nazaj, na računskih vozliščih pa poteka lokalno izvajanje računsko intenzivnih obdelav. Trenutni razvrščevalniki opravil posle pošiljajo na gručo glede na nastavljene prioritete, kar se je v mnogih primerih izkazalo za neučinkovito. Mnogokrat se namreč zgodi, da je priprava podatkov tako dolgotrajna, da računska jedra ostanejo brez dela.
V nalogi bi raziskali možnosti za spreminjanje prioritet poslov za doseganje večje učinkovitosti sistema. Za izdelavo razvrščevalnika bi lahko uporabili hevristični pristop ali učenje iz podatkov z metodami umetne inteligence. Pri testiranju razvrščevalnikov bi se omejili na simulator, ki bi ga lahko zgradili iz obstoječe množice podatkov o izvajanju že zaključenih obdelav, ki vključujejo vse podatke kot so velikosti datotek, število uporabljenih računskih jeder, potrebna pasovna širina. Če bi razvrščevalnik izboljšal delovanje sistema, bi ga v nadaljevanju poskusili vključiti v vmesno programsko opremo ARC (http://www.nordugrid.org/arc/), ki jo na gručah uporabljajo za nadzor izvajanja poslov.
Kontakt: Uroš Lotrič (uros.lotric@fri.uni-lj.si)
Tema s področja vizualizacije podatkov velikega hadronskega trkalnika:
1. Neposredno upodabljanje polnih modelov z metodo sledenja žarkom
Polni modeli CSG (angl. Constructive Solid Geometry - CSG) predstavljajo natančen opis 3D modela z uporabo Boolovih operacij nad osnovnimi geometrijskih primitvi. Na takšen način je pogosto opisana tudi realna geometrija, npr. geometrija detektorjev osnovnih delcev v velikem hadronskem trkalniku (angl. Large Hadron Collider - LHC) v CERN-u. Geometrija je tako definirana povsem natančno in se lahko uporabi tudi za končno izdelavo delov detektorja. V večini primerov se za upodabljanje takšne geometrije iz opisa najprej ustvari mrežno predstavitev modela pri izbrani natančnosti, nato pa se izrisuje mrežni model. Cilj magistrske naloge je zaobiti potrebo po pretvorbi geometrije zapisane v formatu CSG v mrežni zapis in geometrijo upodobiti neposredno iz opisa samega.
Kontakt: Ciril Bohak (ciril.bohak@fri.uni-lj.si)