粒子物理學中用于大數據的固態技術

在CERN的大型強子對撞機中，在CMS粒子探測器超過8000萬個探測通道的一秒鐘之內，發生了多達4000萬個粒子碰撞。這些沖突即使在計算機將其傳送給最有意義的數據之后，仍會產生巨大的數字足跡。檢索信息的簡單動作可能意味著應對瓶頸。

存儲大量LHC數據的美國能源部費米國家加速器實驗室的CMS物理學家現在正在嘗試使用NVMe或非易失性存儲表達固態技術，以確定何時訪問存儲文件的最佳方法。科學家需要檢索它們進行分析。

太字節的麻煩

歐洲核子研究中心(CMS)的CMS實驗結果有可能幫助解答物理學中一些最大的開放性問題，例如，為什么宇宙中物質多于反物質，以及物理量是否超過三個。

但是，在科學家們回答這些問題之前，他們需要訪問由CMS檢測器記錄的碰撞數據，其中大部分是在費米實驗室制造的。數據訪問絕非易事。如果不進行在線數據修剪，LHC每秒將產生40 TB的數據，足以填充80臺普通筆記本電腦的硬盤。自動選擇過程僅保留重要的，有趣的碰撞，將已保存事件的數量從每秒4000萬個減少到僅1000個。

費米實驗室的科學家Bo Jayatilaka表示：“我們只關注這些碰撞的一小部分，因此我們有一系列選擇標準，這些選擇標準可以實時確定哪些碰撞要保留，哪些碰撞可以實時丟棄。”

即使進行選擇性修剪，每年僅來自CMS檢測器的數萬兆字節的數據也必須存儲。不僅如此，而且為了確保不會丟失或破壞任何信息，必須保存每個文件的兩個副本。一份副本完整存儲在CERN，而另一份副本則分布在世界各地的合作機構之間。Fermilab是美國用于CMS實驗的主要指定存儲設備，大約40%的實驗數據文件存儲在磁帶上。

固態解決方案

費米實驗室的費曼計算中心提供了三個大型數據庫，其中裝有成排的磁帶，用于存儲費米實驗室自己的實驗以及CMS的數據。如果您要合并費米實驗室的所有磁帶存儲容量，則大約可以存儲相當于13,000年的高清電視畫面。

Jayatilaka說：“我們的機架上裝有服務器，這些服務器上都裝有硬盤驅動器，它們是科學家實際上在讀寫數據的主要存儲介質。”

但是，硬盤驅動器(在過去的60年中一直用作計算機的存儲設備)在給定時間內可以加載到應用程序中的數據量有限。這是因為它們通過從旋轉磁盤中檢索數據來加載數據，這是該信息的唯一訪問點。科學家們正在研究實施新型技術的方法，以幫助加快這一過程。

為此，費米實驗室最近在其Feynman計算中心安裝了一個裝有固態NVMe驅動器的服務器機架，以加快粒子物理分析的速度。