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LHC会导致物理学革命，是否也会导致互联网革命？

作者：Ian O'Neill 文，葛韶锋 译
提交人：gesf （2008年10月26日 周日）
类型：news article （Chinese）
引用网址：http://www.qiji.cn/eprint/abs/3786.html
注释：The LHC Will Revolutionize Physics. Can it Revolutionize the Internet Too? 译自 Universe Today （译文 1615字）
相关网址：http://www.universetoday.com/2008/09/04/the-lhc-will-revolutioni ...

摘要/内容：

1G每秒？LHC的计算网格将革新我们通过网络处理数据的能力。

我们已经知道大型强子对撞机将成为人类历史上最大也是最贵的物理实验。相对论性的高能粒子将以前所未及的能量——质心能量最高将达到1.4＊10¹³电子伏特——相互碰撞，并产生大量的粒子——其中可能会包括未知的新粒子——它们将被粒子探测器探测到并被记录下相应的运动轨迹。这个历史性的实验需要配套相应的海量数据收集和存储的能力，这会革新现有的数据处理方式。大型强子对撞机上每五秒钟就会产生相当于一张DVD光盘容量的数据，也就是相当于每秒产生1G的数据量。我们可以做一个简单的对比以说明这到底是怎样的一个概念：一台普通的家用电脑，在网络连接都正常的情况下，下载数据的速度一般可以达到每秒钟两兆；也就是说大型强子对撞机产生数据的速率是家用电脑正常下载速率的五百倍。正因为如此大型强子对撞机的工程师们才开发了一种新的数据处理方法，将几百万GB的数据分布式地保存于全世界的合作单位。

在1990年的时候，欧洲核子中心（CERN: European Organization for Nuclear Research）就曾经革新过我们的生活方式。在此前一年，欧洲核子中心的一位科学家Tim Berners-Lee提出了一项电子信息管理方案，在这个方案里他提出了一种称为超文本的技术，它可以使得信息在互联网上的传播变得更为便捷。不久，他和另一位合作者——欧洲核子中心的系统工程师Robert Cailliau——一起搭建了一个信息网络，来帮助欧洲核子中心的科学家们通过个人电脑更好地合作和分享信息，而不再需要将信息存储在棘手的存储设备上来传播，超文本使得使用者可以通过网页上的超连接搜索和分享文本。Berners-Lee接着顺势开发了相应的浏览编辑器，从而迅速地使得大量的用户能够使用这种新的通讯方式。到了1990年5月，欧洲核子中心的科学家们给这种新的网络技术命名为万维网（World Wide Web）。实际上，欧洲核子中心建成了世界上第一个网站http://info.cern.ch/，该网站的早期页面可以通过这个链接看到。

因此欧洲核子中心对于通过互联网管理数据并不是外行，但这个崭新的大型强子对撞机还是给科学家们带来了挑战。佐治亚理工学院（Georgia Institute of Technology）的高性能计算执行主管David Bader强调，互联网目前允许的带宽是一个巨大的瓶颈，这使得人们迫切地需要开发新的数据共享技术。虽然欧洲核子中心已经决定这些数据将通过网络提供给全世界的科学家合作研究，但是这些数据会很快使得互联网薄弱的带宽不负重荷。

这就是设计大型强子对撞机计算网格（Computing Grid）的原因。网格将处理节点上的大量数据包，其中第零层节点（Tier 0）就位于瑞士附近的欧洲核子中心。第零层节点是一个拥有一百万个高性能CPU的并行电脑网络，它被用来实时存储和处理大型强子对撞机上喷涌而出的大量原始数据。需要注意，并不是所有的粒子碰撞过程都会被探测装置记录下来，只有很小的一部分能够被捕获，即使如此产生的数据量还是很大。

第零层节点将这些原始数据通过十条带宽为10G每秒的光纤分发到下一层的节点——分布于北美、亚洲和欧洲的十个第一层级节点（Tier 1）。这使得欧洲核子中心的合作者可以分析大型强子对撞机上探测器获得的数据，比如美国纽约布鲁克海文国家实验室（BNL: Brookhaven National Laboratory）的相对论重离子对撞机（RHIC: Relativistic Heavy Ion Collider）合作组可以比较ALIC探测器上获得的数据和他们自己在相对论重离子对撞机上获得的数据。

在第一层级节点上，数据将被打包并分发到140个分布在世界各地的大学、实验室和私人公司的下一层级节点上。这时候科学家们就可以获取这些数据包，从而将这些二进制的代码转换成关于粒子能量和径迹的有用信息。

这个层级系统非常好而且可以独立工作，但是如果没有高效的软件——称为中间件（Middleware）——它还不能发挥效用。当用户获取数据的时候，这些数据可能以不同的格式分布在不同的节点上。一个称为Globus的开源中间件平台将负责搜集这些数据的信息并提供给用户，对用户而言这些数据就像在自己的电脑里一样可以随意调用。

正是这个层级系统、高速网络联接和灵巧软件的结合将会超越大型强子对撞机项目，影响并更为直接地变革我们使用网络的方式，它将使得我们可以通过网络随意地获得我们需要的东西，网络对用户而言变得更加透明了。这是一个非常值得期待的场景。

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