LHC@home

分布式计算技术

LHC@home是一种基于LHC（大型强子对撞机）实验所需要的科学计算进行海量的数据检索的分布式计算技术，LHC@home 能够在 Windows 和 Linux 等操作系统上运行，LHC@home 也可以帮我们获得一些对分布式计算所面对的挑战的基本的洞察。

算式简介

SixTrack （LHC@home 项目所使用的计算程序）

基本信息

LHC@home

LHC（大型强子对撞机）实验所需要的科学计算大多都需要对海量的数据进行检索——LHC 每年都会产生 15PB（即1024*1024*15GB，,15728640GB）的数据。这种规模的数据需求意味着绝大多数的数据分析程序不能在个人电脑上运行。这就是为什么 CERN（欧洲粒子研究所）正在带头开发将世界各地的主要计算中心连接起来的计算网格。

然而，公开的计算也有可能会对 LHC 项目产生特殊的意义。CERN 的网络技术部对评估像 SETI@home 这种分布式计算技术是否在将来有用处很感兴趣。一个叫 SixTrack 的，旨在模拟粒子在 LHC 中运行以研究 LHC 的稳定性的程序，可以在个人电脑上运行，而且只需要相对较少的输入输出量。

SixTrack

SixTrack 是由 CERN 加速器与粒子束部门的 Frank Schmidt 开发的。它基于一个早期在 DESY（德国电子同步加速器，位于汉堡）开发的程序。它计算校检 LHC 中运行的高能粒子束的长期稳定性所必需的数据。LHC 的总负责人 Lyn Evans 说：“Sixtrack 返回的数据真的很紧要，它让我们能够洞察将来LHC的运行情况。”

Sixtrack 一般每次模拟 60 个粒子绕加速器环运行 100000（有时可能达到 1000000）圈的运行情况。这好像是很多次运行，但在真实世界中它们只需要不到10秒的时间。但这还是足以检验到底粒子束是在长时间内保持稳定的运行，还是会有失去控制撞击真空管壁的危险。这样的粒子束的不稳定性是一个很严重的问题，可能会导致加速器由于损坏而停止。

重复上千次这样的计算，我们就可以知道加速器中的粒子束的稳定运行路径等等情况。

操作系统

LHC@home 能够在 Windows 和 Linux 等操作系统上运行，但我们希望尽可能在近期内借助测试者们的帮助，把它拓展到其它平台上。（特别鸣谢 Robert Virga，他作为一位测试者，开发了在 Linux 平台上 LHC@home 屏保的一个图形包。）

Windows 上的屏保程序模拟一批类似于计算程序（SixTrack）模拟的粒子。但是，屏保模拟的粒子运动是由一个与 Sixtrack（模拟 LHC 的主程序）完全独立的算法决定的。但我们正打算推出一个展示代表 Sixtrack 正在模拟的粒子束中的粒子的屏幕保护。

功能介绍

在 2005 年三月，一些巨大的偶极超导电磁铁被安装在 LHC 的隧道中。每一块电磁铁被安装后，工作人员就对其进行测量以获取其参数。如果这些参数与规定值有较大的偏离，我们就需要运行 SixTrack 来研究这会对 LHC 的运行有什么影响。对需要将 1232 块超导电磁铁单独安装在 LHC 上的工程师来说，获取模拟的结果至关重要。所以说，您对 LHC@home 的参与真的能够帮助我们建成 LHC ！

除了帮助建造 LHC 以外，LHC@home 也可以帮我们获得一些对分布式计算所面对的挑战的基本的洞察。无论在是 LHC@home 还是它的内部发行的前身 CPSS 中，我们都发现不同的处理器可能会产生显著不同的结果。这是因为在不同的处理器中，一些数学运算，比如说指数运算和正切运算的舍入，是不同的。由于缺乏一个统一的国际标准，所以在不同处理器中会有微小的误差。又由于 SixTrack 模拟的粒子束的运动是一种浑沌的运动， SixTrack 会把不同处理器间的微小误差放大成为引人注目的不同结果。尽管最初我们遇到了这个在程序初始化时的问题，但我们已经用位于 Lyon 的 Ecole Nationale Supérieure 中的一个群队最新开发的函数库解决了它。这个结果给了现在正在开发的、将要在一大类不同的计算机上运行的网格计算应用程序一个潜在的启示。

如今，SixTrack已加入BOINC计划，你可以用BOINC管理SixTrack的运算了。

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