Введение к работе
Актуальность проблемы. В ИФВЭ силами сотрудничества институтов ИФВЭ (Протвино), ОМЯИ (Дубна), ИФВЭ (Цойтэн), ЦИФИ (Будапешт) создана установка "Нейтринный детектор ИФВЭ-ОИЯИ" (НД). Современные установки в физике высоких энергий являются сложными приборами, ориентированными на решение определенного круга задач. В создании таких установок, программ обработки полученных с них данных, а также в самом анализе этих данных обычно участвуют большие коллективы физиков из нескольких физических центров. Физические установки в силу исследовательского характера проводящихся с их помощью работ значительно отличаются друг от друга, что делает актуальной задачу создания программ off-line обработки данных для каждой новой установки. В большинстве таких программ имеются сходные этапы обработки: поиск образов треков частиц на проекциях, определение соответствующих друг другу образов треков с разных проекций, вычисление координат вершины взаимодействия и т.д. Однако из-за различия аппаратуры установок, условий проведения экспериментов, изучаемых физических процессов процедуры, с успехом используемые при обработке данных с одной установки, для другой установки либо не могут быть использованы вообще, либо имеют низкую эффективность. Поэтому, несмотря на наличие значительного количества разработанных алгоритмов, проблема создания эффективного алгоритма обработки данных с конкретной физической установки всегда остаЗтся актуальной задачей.
Программы обработки данных с современных физических установок обычно велики по размеру (десятки тысяч строк). Для удобства работы они строятся по модульнотлу принципу. Разработкой и реализацией различных компонент программы параллельно занимаются коллективы разработчиков в каждом физическом центре, входящем в сотрудничество. Как правило, на протяжении всей жизни программы
проводится разработка новых модулей программы и модернизация старых, причем одновременно несколькими пользователями. Кроме того, при помощи одной и той же off-line программы решается не одна фиксированная задача, а целый ряд связанных между собой задач (проведение калибровки, распознавание событий и восстановление их параметров для различных классов событий, исследование эффективности обработки). Следовательно, должна быть обеспечена возможность компоновки из существующих обрабатываниях модулей различных рабочих версий программы. Веб это делает актуальной задачу построения гибкой управлящей части off-line программы.
При проведении экспериментальных исследований условия работы на установке могут изменяться. Важным фактором в повышении гибкости программы является использование в ней средств для автоматизации настройки на обработку данных в условиях конкретных экспериментов. Обычно в физике высоких энергий для этих целей создаются так называемые "ВЕР базы данных", конкретная реализация которых выбирается из соображений эффективности, адекватности решаемой задаче (достаточной, но не чрезмерной общности), а также возможности адаптации на всех используемых в сотрудничестве ЭВМ. К настоящему времени ещб не разработана такая универсальная "HEP база данных", которая для каждой установки в полной мере удовлетворяла бы всем предъявленным к ней требованиям. Поэтому актуальной остабтея задача разработки "HEP базы данных" для конкретной физической установки.
Физикам-экспериментаторам в процессе создания и использования off-line программы приходится регулярно применять разнообразные вспомогательные программные средства (трансляторы, различные пре-и постпроцессоры и т.п.). Работа с ними требует указания часто многочисленных и не всегда легко запоминающихся параметров. В настоящее время уже не вызывает сомнений актуальность не только создания все новых инструментальных программных средств, но и объединение разрозненных средств в одну интегрированную систему с общим интерфейсом пользователя.
Перечисленные актуальные задачи были решены при создании системы off-line обработки данных с установки НД. Подобные проблемы возникали и при проведении расчетов пучков меченых нейтрино.
При проведении физических исследований на ускорителях важное значение имеет точность, с которой известны параметры пучка изучаемых частиц. Существенным недостатком обычных нейтринных
пучков является то, что параметры нейтрино в таких пучках известны с плохой точностью. Новым шагом в методике нейтринных исследований является создание пучков меченых нейтрино. Идея метода мечения нейтрино от распадов заряженных К-мезонов заключается в том, что вместе с регистрацией в детекторе нейтринного взаимодействия с помощью специальной станции мечения измеряются параметры остальных частиц от распада (K—^iv или К—evjt), в котором образовывалось данное нейтрино. Поскольку существует вероятность установления ложного соответствия между событиями в системе мечения и в нейтринном детекторе, окончательный отбор правильных событий можно осуществить только на этапе off-line анализа. Поэтому для того, чтобы учесть все основные факторы, влияющие на точность восстановления параметров нейтрино, на эффективность мечения и уровень фона, необходимо создать комплекс программ, моделирующих всю цепочку получения и обработки информации. Поскольку расчбты пучков меченых нейтрино носили исследовательский характер, и готовых программ или аналогов не существовало, то актуальным было создание программной системы TAG для расчбта пучков меченых нейтрино.
Целью диссертационной работы явилось создание программного обеспечения для off-line обработки данных с Нейтринного детектора ИФВЭ-ОИЯИ и расчЭта пучков меченых нейтрино для ускорителей У-70 и УНК.
Научная новизна работы состоит в разработке общей структуры программы для off-line анализа данных с Нейтринного детектора ИФВЭ-ОИЯИ; в создании для этой программы управляющей части, не зависящей от обрабатывающих модулей; в создании информационно-поисковой системы для работы с базой данных для эксперимента "Нейтринный детектор"; в разработке алгоритмов и создании программного обеспечения для распознавания нейтринных событий в мишенной частиц НД; в создании программной системы для проведения расчётов пучков меченых нейтрино.
Практическая ценность. Создано программное обеспечение для off-line обработки данных с Нейтринного детектора ИФВЭ-ОИЯИ. Это обеспечение внедрено в физических центрах, входящих в сотрудничество "Нейтринный детектор", и будет использоваться в течение
всего периода работы этого детектора на У-70. Созданная управляющая часть off-line программы GRAND после небольшой модернизации может использоваться и при создании программ обработки данных с других детекторов. В настоящее время она используется в программе для off-line анализа данных с комплекса меченых нейтрино (КМН).
Изложенные в диссертации принципы и разработки нашли применение и при создании комплекса программ для расчбта нейтринных пучков нового типа - пучков меченых нейтрино. Программы использовались для расчетов при планировании экспериментов на У-70 и УНК. На основе выполненных с помощью этого комплекса программ расчбтов в ИФВЭ завершается создание установки КМН.
Общий объбм созданного автором и представленного в диссертации программного обеспечения составляет около 43К строк на Фортране и языках управления заданиями (вместе с набором тестовых программ БЗК строк). Имеется подробная документация (полный объем более 300 страниц).
Структура диссертации и апробация работы, диссертация состоит из введения, пяти глав, приложения и заключения, содержит 21 рисунок и список цитируемой литературы, включающий 47 наименований. Основные результаты диссертации представлены в работах, опубликованных в материалах V Международного совещания по проблемам математического моделирования, программированию и математическим методам решения физических задач, в материалах Всесоюзного семинара по автоматизации научных исследований в ядерной физике и смежных областях, в материалах рабочего совещания "Физические исследования на УНК1', в материалах рабочих совещаний по Нейтринному детектору ИФВЭ-ОИЯИ и в виде препринтов ИФВЭ/1-ы'
Похожие диссертации на Системное и прикладное программное обеспечение для обработки экспериментальных данных с нейтринного детектора ИМВЭ-ОИЯИ
