Disputas: Jon Kerr Nilsen

Prøveforelesning

Bedømmelseskomité

Dr. Fransesco Pederiva, Department of Physics, University of Trento, Italiy
Dr. Flavia Donno, CERN, Genève, Switzerland
Dr. Yuriy Pylypchenko, Department of Physics, University of Oslo, Norway

Leder av disputas:  Professor Jøran Moen

Veileder:  Alex L. Read, Jostein K. Sundet og Morten Hjorth-Jensen

Sammendrag

Er disken full på PC-en din? Ligger rapporten du trenger til dagens møte på laptop-en til en kollega som har dratt på ferie? Har du mistet viktige feriebilder på grunn av manglende backup? I så fall er du ikke alene. Jon Kerr Nilsen har i sin PhD-oppgave, ved gruppe for Eksperimentell Partikkelfysikk ved Universitetet i Oslo, utviklet teknologi for å sette opp lagringsnettverk av PC-er spredt rundt om i verden. I dette nettverket kan filer enkelt deles, både mellom enkeltpersoner og grupper av personer. Dersom filene merkes som viktige blir de automatisk kopiert til flere PC-er i nettverket. Dette gjøres ved hjelp av grid-teknologi som blant annet benyttes for å spre og analysere data fra verdens største fysikkeksperiment, LHC.

Partikkelfysikere på CERN forsker på de aller minste byggestenene i universet og hvordan de påvirker hverandre. For å gjøre dette har de bygget verdens største vitenskapelige instrument, LHC; en 27 km lang ring plassert 100 m under bakken mellom Geneve-sjøen og Jura-fjellet. Her blir partikler akselerert i hver sin retning til nær lysets hastighet før de kolliderer inne i gigantiske detektorer. Disse detektorene tar opp alt som skjer i kollisjonene og lagrer de mest interessante hendelsene til disk. Disse hendelsene er grunnlaget for at forskerne kan få større forståelse for hvordan verden er bygget opp.

For å ta unna for de enorme mengdene data som LHC lager benyttes såkalt grid-mellomvare, en programvare som knytter sammen regnekraft og lagringskapasitet fra mange maskiner verden over sammen i et stort nettverk, eller grid. En utfordring når det gjelder lagring og tilgjengeliggjøring av data i et grid er at den potensielt enorme mengden data og informasjon om data gjør at det trengs mange maskiner for å lagre data. Ettersom maskiner kan gå i stykker eller slutte å virke så må lagringssystemet være robust nok til å kunne fortsette uten at data går tapt selv om noen av maskinene forsvinner.

Det viktigste resultatet i Nilsens PhD-arbeid har vært å utvikle et nytt lagringssystem for grid, kalt Chelonia. I dette systemet tas det automatisk ekstra kopier av hver enkeltfil, alle deler kjøres på flere maskiner og selv informasjon om data lagres på flere maskiner. På denne måten kan systemet settes opp til å fortsette å virke selv om flere maskiner faller ut av lagringsnettverket.

I tillegg til å være med og utvikle Chelonia har Nilsen jobbet med simulering av en type fysiske systemer kalt Bose-Einstein-kondensater. Disse har en rekke spesielle egenskaper, blant annet at de er superledende, en egenskap som for eksempel benyttes i høyhastighetstog for å gli friksjonsløst over skinnegangen. For å få tilstrekkelig innsikt i slike systemer er det nødvendig å gjøre simuleringer for å se hvordan enkeltpartikler oppfører seg i systemer med mange partikler. For å simulere dette har Nilsen benyttet Monte Carlo-metoden, en metode som ble utviklet allerede på 40-tallet for å se hvordan nøytroner ville oppføre seg i atombomber, og som senere er videreutviklet til applikasjoner innen f.eks., fysikk, kjemi, finans og sosialvitenskap.

En egenskap ved Monte Carlo-metoden er at den krever mye regnekraft og ofte mye lagringsplass, og det er derfor nødvendig å kunne kjøre Monte Carlo-simuleringer på flere maskiner samtidig. I mange områder, som for eksempel i partikkelfysikk, har dette vært gjort lenge og Monte Carlo-simuleringer har utgjort en stor andel av regnetiden i grid. For eksakt simulering av Bose-Einstein-kondensater har det vært mer utfordrende å kjøre simuleringer mellom mange maskiner og simuleringene har vært begrenset til tungregne-sentre. Som et siste ledd i PhD-oppgaven har Nilsen ved hjelp av ARC (Advanced Resource Connector) og Chelonia satt opp en prototype for å kjøre slike Monte Carlo-beregninger over Grid.

Kontaktperson

For mer informasjon, kontakt Stine Bråthen.