شبكة الحوسبة العالمية لمصادم الهادرونات الكبير

شبكة الحوسبة العالمية لمصادم الهادرونات الكبير ( WLCG )، والتي كانت تُعرف سابقًا (حتى عام 2006) ^{[ 1 ]} باسم شبكة الحوسبة لمصادم الهادرونات الكبير ( LCG )، هي مشروع تعاوني دولي يتكون من بنية تحتية لشبكة حاسوبية قائمة على الشبكة تضم أكثر من 170 مركزًا للحوسبة في 42 دولة، اعتبارًا من عام 2017.صُمم هذا النظام من قبل مركز سيرن للتعامل مع الكم الهائل من البيانات التي تنتجها تجارب مصادم الهادرونات الكبير (LHC). ^{[ 2 ] [ 3 ]}

بحلول عام 2012، تم تحليل بيانات من أكثر من 300 تريليون (3×10¹⁴ ^{) تصادم بروتون-بروتون في مصادم الهادرونات الكبير، [ 4 ]} وكان يتم إنتاج بيانات تصادمات مصادم الهادرونات الكبير بمعدل 25 بيتابايت تقريبًا سنويًا. اعتبارًا من عام 2017 تُعد شبكة الحوسبة LHC أكبر شبكة حوسبة في العالم، حيث تضم أكثر من 170 مرفق حوسبة في شبكة عالمية موزعة على 42 دولة ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]} منتشرة في جميع أنحاء العالم، مما ينتج عنه بنية تحتية حوسبة موزعة ضخمة تضم حوالي 1,000,000 نواة معالجة مركزية، مما يوفر لأكثر من 10,000 فيزيائي حول العالم إمكانية الوصول شبه الفوري إلى بيانات LHC ، والقدرة على معالجتها.

بحسب موقع WLCG الإلكتروني حتى عام 2024: "يجمع WLCG حوالي 1.4 مليون نواة حاسوبية و1.5 إكسابايت من مساحة التخزين من أكثر من 170 موقعًا في 42 دولة [...] وينفذ أكثر من مليوني مهمة يوميًا [...] وتجاوزت معدلات النقل العالمية 260 جيجابايت/ثانية." مما يشير إلى ترقيات كبيرة لـ WLCG بمرور الوقت بعد إصداره الأولي.

صُمم مصادم الهادرونات الكبير في سيرن لاختبار وجود بوزون هيغز ، وهو اكتشاف مهم ولكنه عصي على التحقيق، سعى إليه علماء فيزياء الجسيمات لأكثر من أربعين عامًا . كان من الضروري وجود مُسرِّع جسيمات فائق القوة ، لأن بوزونات هيغز قد لا تُكتشف في التجارب ذات الطاقة المنخفضة، ولأن الأمر سيتطلب دراسة أعداد هائلة من التصادمات. كما أن هذا المصادم سيُنتج كميات هائلة من بيانات التصادمات التي تتطلب تحليلًا. لذا، كانت هناك حاجة إلى مرافق حاسوبية متطورة لمعالجة هذه البيانات.

نُشر تقرير تصميمي عام 2005. ^{[ 7 ]} وأُعلن عن جاهزيته لاستقبال البيانات في 3 أكتوبر 2008. ^{[ 8 ]} وتوقعت مقالة صحفية شهيرة عام 2008 أن "الإنترنت قد يصبح قريباً عتيقاً" بفضل تقنيته. ^{[ 9 ]} واضطر مركز سيرن إلى نشر مقالاته الخاصة في محاولة لتوضيح الأمر. ^{[ 10 ]} وهو يضم روابط كابلات الألياف الضوئية الخاصة وأجزاءً عالية السرعة من الإنترنت العام . وفي نهاية عام 2010، كانت الشبكة تتألف من حوالي 200,000 نواة معالجة و150 بيتابايت من مساحة التخزين، موزعة على 34 دولة. ^{[ 11 ]}

يُوفّر تدفق البيانات من أجهزة الكشف ما يقارب 300 جيجابايت /ثانية من البيانات، وبعد تصفية "الأحداث المهمة"، ينتج عنه تدفق بيانات يبلغ حوالي 300 ميجابايت /ثانية. يمتلك مركز الحوسبة التابع لسيرن، والذي يُعتبر "المستوى صفر" من شبكة الحوسبة الخاصة بمصادم الهادرونات الكبير، اتصالاً مخصصاً بسرعة 10 جيجابت /ثانية بغرفة العد.

كان من المتوقع أن يُنتج المشروع عدة تيرابايت من البيانات الخام وبيانات ملخص الأحداث، والتي تُمثل ناتج العمليات الحسابية التي تُجريها مجموعة وحدات المعالجة المركزية في مركز بيانات سيرن. تُرسل هذه البيانات من سيرن إلى ثلاثة عشر مؤسسة أكاديمية من المستوى الأول في أوروبا وآسيا وأمريكا الشمالية، ^{[ 12 ]} عبر روابط مُخصصة بعرض  نطاق ترددي يبلغ 10 جيجابت/ثانية أو أعلى. تُعرف هذه الشبكة باسم الشبكة البصرية الخاصة لمصادم الهادرونات الكبير. ^{[ 13 ]} وترتبط أكثر من 150 مؤسسة من المستوى الثاني بمؤسسات المستوى الأول عبر شبكات بحث وتعليم وطنية عامة الأغراض . ^{[ 14 ]} ومن المتوقع أن يصل حجم البيانات التي يُنتجها مصادم الهادرونات الكبير على شبكة الحوسبة الموزعة التابعة له إلى 200 بيتابايت من البيانات سنويًا. ^{[ 15 ]} وبلغ إجمالي ما أنتجته الكواشف الرئيسية الأربعة في مصادم الهادرونات الكبير 13 بيتابايت من البيانات في عام 2010. ^{[ 11 ]}

تتلقى مؤسسات المستوى الأول مجموعات فرعية محددة من البيانات الأولية، وتُستخدم كمستودع احتياطي لمركز سيرن. كما تُجري هذه المؤسسات عمليات إعادة المعالجة عند الحاجة إلى إعادة المعايرة. ^{[ 14 ]} يعتمد التكوين الأساسي لأجهزة الكمبيوتر المستخدمة في الشبكة على نظام التشغيل CentOS . ^{[ 16 ]} في عام 2015، انتقل مركز سيرن من نظام Scientific Linux إلى نظام CentOS. ^{[ 16 ]}

في عام 2023، انتقل مركز سيرن إلى استخدام مزيج من نظام التشغيل RHEL9 للتشغيل عالي المستوى ونظام ديبيان لأجهزة التحكم التي لم يعد يدعمها نظام ريد هات. وبما أن أجهزة التحكم هذه تُعتبر فعّالة على المدى القريب والمتوسط، فإن العودة إلى نظام ديبيان تُمكّن سيرن من توفير تكاليف شراء أجهزة جديدة لمجرد التوافق مع نظام RHEL9. ^{[ 17 ]}

يتم توفير موارد الحوسبة الموزعة لتحليلها من قبل الفيزيائيين المستخدمين النهائيين من قبل اتحادات متعددة في جميع أنحاء أوروبا وآسيا والمحيط الهادئ والأمريكتين.

• مختبر CERN المفتوح

• الموقع الرسمي