جذر

ROOT هو برنامج ومكتبة حاسوبية كائنية التوجه، طُوِّرت في مركز سيرن . صُمِّم في الأصل لتحليل بيانات فيزياء الجسيمات ، ويحتوي على العديد من الميزات الخاصة بهذا المجال، ولكنه يُستخدم أيضًا في تطبيقات أخرى مثل علم الفلك واستخراج البيانات . أحدث إصدار فرعي هو 6.34، بتاريخ 8 أبريل 2025. ^{[ 3 ]}

حافظ مركز سيرن على مكتبة برامج سيرن المكتوبة بلغة فورتران لسنوات عديدة. توقف تطويرها وصيانتها في عام 2003 لصالح برنامج ROOT المكتوب بلغة البرمجة C++ . بدأ رينيه برون وفونس رادمايكرز تطوير ROOT في عام 1994. بعض أجزائه منشورة بموجب رخصة جنو العمومية الصغرى (LGPL)، بينما يعتمد البعض الآخر على برمجيات رخصة جنو العمومية (GPL)، وبالتالي يُنشر أيضًا بموجب شروطها. يوفر ROOT وصولًا مستقلًا عن المنصة إلى نظام الرسومات ونظام التشغيل باستخدام طبقات مجردة . تشمل مكونات هذه الطبقة المجردة: واجهة مستخدم رسومية ، ومنشئ واجهة المستخدم الرسومية ، وفئات الحاويات، وتقنية الانعكاس ، ومترجم نصوص C++ ومترجم سطر الأوامر ( CINT في الإصدار 5، و cling في الإصدار 6)، وتسلسل الكائنات وتخزينها .

تتضمن الحزم التي توفرها ROOT تلك الخاصة بـ

• استخدام المدرجات التكرارية والرسوم البيانية لعرض وتحليل التوزيعات والوظائف ،
• تركيب المنحنيات (تحليل الانحدار) وتقليل الدوال ،
• الأدوات الإحصائية المستخدمة في تحليل البيانات ،
• جبر المصفوفات ،
• الحسابات ذات المتجهات الأربعة ، كما هو مستخدم في فيزياء الطاقة العالية ،
• الدوال الرياضية القياسية ،
• تحليل البيانات متعددة المتغيرات ، على سبيل المثال باستخدام الشبكات العصبية ،
• معالجة الصور، المستخدمة، على سبيل المثال، لتحليل الصور الفلكية ،
• الوصول إلى البيانات الموزعة (في سياق الشبكة ) ،
• الحوسبة الموزعة ، لتوازي تحليلات البيانات ،
• استمرارية وتسلسل الكائنات، مما يسمح لها بالتعامل مع التغييرات في تعريفات فئات البيانات المستمرة ،
• الوصول إلى قواعد البيانات ،
• التصورات ثلاثية الأبعاد (الهندسة)،
• إنشاء ملفات بتنسيقات رسومية متنوعة، مثل PDF و PostScript و PNG و SVG و LaTeX وما إلى ذلك.
• ربط كود بايثون في كلا الاتجاهين،
• ربط مولدات أحداث مونت كارلو .

من السمات الرئيسية لـ ROOT حاوية بيانات تُسمى الشجرة ، بفروعها وأوراقها . يمكن اعتبار الشجرة نافذة منزلقة لعرض البيانات الأولية المخزنة في ملف. ويمكن استرجاع البيانات من المدخل التالي في الملف عن طريق التقدم في فهرس الشجرة. هذا يتجنب مشاكل تخصيص الذاكرة المرتبطة بإنشاء الكائنات، ويسمح للشجرة بالعمل كحاوية خفيفة الوزن مع إدارة التخزين المؤقت بشكل غير مرئي.

صُمم نظام ROOT لتحقيق كفاءة حاسوبية عالية ، حيث يتطلب معالجة بيانات من تجارب مصادم الهادرونات الكبير ، والتي تُقدر ببضعة بيتابايتات سنويًا. اعتبارًا من عام 2009يُستخدم برنامج ROOT بشكل أساسي في تحليل البيانات وجمعها في تجارب فيزياء الجسيمات (فيزياء الطاقة العالية)، وهو الأكثر استخدامًا حاليًا.يتم الحصول على المخططات والنتائج التجريبية في تلك المجالات الفرعية باستخدام برنامج ROOT.

إن تضمين مترجم لغة C++ ( CINT حتى الإصدار 5.34، وCling من الإصدار 6.00) يجعل هذه الحزمة متعددة الاستخدامات للغاية حيث يمكن استخدامها في الأوضاع التفاعلية والبرمجية والمترجمة بطريقة مشابهة للمنتجات التجارية مثل MATLAB .

في الرابع من يوليو/تموز 2012، عرضت تجارب ATLAS وCMS LHC حالة البحث عن بوزون هيغز في النموذج القياسي. استُخدم برنامج ROOT في جميع رسومات البيانات التي عُرضت في ذلك اليوم .

قامت العديد من فرق التعاون في مجال فيزياء الجسيمات بكتابة برامج تعتمد على ROOT، وغالبًا ما تفضل استخدام حلول أكثر عمومية (مثل استخدام حاويات ROOT بدلاً من STL ).

• بعض تجارب فيزياء الجسيمات الجارية باستخدام برامج تعتمد على ROOT
  • أليس
  • أطلس
  • تجربة بابار
  • تجربة بيل (مصادم إلكترون-بوزيترون في مركز كيك (اليابان))
  • تجربة بيل الثانية (التجربة اللاحقة لتجربة بيل)
  • BES III
  • CB-ELSA/TAPS
  • نظام إدارة المحتوى
  • تجربة COMPASS (جهاز الميون والبروتون المشترك لدراسة التركيب والتحليل الطيفي)
  • CUORE (مرصد تحت الأرض فائق البرودة للأحداث النادرة)
  • تجربة D0
  • تجربة GlueX
  • GRAPES-3 (علم الفلك بأشعة جاما، طاقات بيكو إلكترون فولت)
  • كاشف الجسيمات H1 في مصادم HERA في مركز أبحاث الإلكترونات المتزامنة (DESY)، هامبورغ
  • LHCb
  • MINERνA (تجربة الحاقن الرئيسي لـ ν-A)
  • مينوس (بحث تذبذب النيوترينو في المحقن الرئيسي)
  • تجربة NA61 (تجربة SPS للأيونات الثقيلة والنيوترينو)
  • نوفا
  • تجربة الأوبرا
  • كاشف فينيكس
  • تجربة فوبوس في مصادم الأيونات الثقيلة النسبية
  • SNO+
  • كاشف STAR (جهاز التتبع اللولبي في RHIC)
  • تجربة T2K
• تجارب فيزياء الجسيمات المستقبلية قيد التطوير حاليًا برمجيات تعتمد على ROOT
  • Mu2e
  • تجربة المادة الباريونية المضغوطة (CBM)
  • تجربة باندا (إبادة البروتون المضاد في دارمشتات (باندا))
  • تجربة النيوترينو تحت الأرض (DUNE)
  • هايبر كاميوكاندي (هونغ كونغ (اليابان))
• مشاريع الفيزياء الفلكية ( علم الفلك بالأشعة السينية وأشعة غاما ، وفيزياء الجسيمات الفلكية ) باستخدام ROOT
  • رشيق
  • مطياف ألفا المغناطيسي (AMS)
  • هوائي النبضات العابرة في القطب الجنوبي (ANITA)
  • كاشف النيوترينو ANTARES
  • كريس (البحث عن المادة المظلمة)
  • DMTPC
  • DEAP -3600/ الفيزياء الفلكية منخفضة الطاقة المبردة بالنيون (نظيف)
  • تلسكوب فيرمي الفضائي لأشعة غاما
  • آيس كيوب
  • HAWC
  • نظام التصوير المجسم عالي الطاقة (HESS)
  • هيتومي (أسترو-إتش)
  • سحر
  • ميلاغرو
  • مرصد بيير أوجيه
  • فيريتاس
  • باميلا
  • قطبي
  • بوغوليت

تشمل الانتقادات الموجهة إلى ROOT صعوبة استخدامه للمبتدئين، بالإضافة إلى جوانب مختلفة من تصميمه وتنفيذه. ومن الأسباب الشائعة للإحباط: تضخم حجم الكود بشكل مفرط ، والاستخدام المكثف للمتغيرات العامة، ^{[ 4 ]} وهيكلية الفئات المعقدة للغاية. وتُناقش هذه المشكلات من حين لآخر على قائمة بريد مستخدمي ROOT. ^{[ 5 ] [ 6 ]} وبينما تمكن العلماء غير الراضين عن ROOT في الماضي من إيجاد حلول بديلة لعيوبه، ^{[ 7 ]} فإن فريق ROOT يعمل بانتظام على معالجة بعض أوجه القصور. فعلى سبيل المثال، تم استبدال مترجم CINT بمترجم Cling، ^{[ 8 ]} ويتم إصلاح العديد من الأخطاء مع كل إصدار.

• ماتبلوتليب – نظام رسم وتحليل لـ بايثون
• SciPy – نظام لتحليل البيانات العلمية بلغة بايثون ، يعتمد على فئات NumPy
• لغة بيانات بيرل – مجموعة من امتدادات برمجة المصفوفات للغة برمجة بيرل
• HippoDraw – نظام بديل لتحليل البيانات قائم على لغة C++
• لغة البرمجة R
• AIDA (الحوسبة) – واجهات وتنسيقات مفتوحة لمعالجة بيانات فيزياء الجسيمات
• Geant4 – منصة لمحاكاة مرور الجسيمات عبر المادة باستخدام طرق مونت كارلو
• مخلب
• إيغور برو
• لينكس العلمي
• الحوسبة العلمية
• أوبن دي إكس
• أوبن ساينتست
• مكتبة برامج سيرن - مكتبة برامج قديمة مكتوبة بلغة فورتران 77، لا تزال متاحة ولكنها غير محدثة.

• الصفحة الرئيسية لنظام ROOT
• معارض الصور
• دليل مستخدم ROOT
• دليل مرجعي لـ ROOT
• منتدى ROOT
• مجموعة أدوات RooFit لنمذجة البيانات ، وهي امتداد لبرنامج ROOT لتسهيل عمليات التوفيق بين الاحتمالات القصوى
• مجموعة أدوات تحليل البيانات متعددة المتغيرات مع ROOT (TMVA) هي مشروع متكامل مع ROOT يوفر بيئة تعلم آلي لمعالجة وتقييم التصنيف متعدد المتغيرات، سواء كان ثنائيًا أو متعدد الفئات، وتقنيات الانحدار التي تستهدف التطبيقات في فيزياء الطاقة العالية ( هنا أو هنا ).