粒子物理学中用于大数据的固态技术

在CERN的大型强子对撞机中，在CMS粒子探测器超过8000万个探测通道的一秒钟之内，发生了多达4000万个粒子碰撞。这些冲突即使在计算机将其传送给最有意义的数据之后，仍会产生巨大的数字足迹。检索信息的简单动作可能意味着应对瓶颈。

存储大量LHC数据的美国能源部费米国家加速器实验室的CMS物理学家现在正在尝试使用NVMe或非易失性存储表达固态技术，以确定何时访问存储文件的最佳方法。科学家需要检索它们进行分析。

太字节的麻烦

欧洲核子研究中心(CMS)的CMS实验结果有可能帮助解答物理学中一些最大的开放性问题，例如，为什么宇宙中物质多于反物质，以及物理量是否超过三个。

但是，在科学家们回答这些问题之前，他们需要访问由CMS检测器记录的碰撞数据，其中大部分是在费米实验室制造的。数据访问绝非易事。如果不进行在线数据修剪，LHC每秒将产生40 TB的数据，足以填充80台普通笔记本电脑的硬盘。自动选择过程仅保留重要的，有趣的碰撞，将已保存事件的数量从每秒4000万个减少到仅1000个。

费米实验室的科学家Bo Jayatilaka表示：“我们只关注这些碰撞的一小部分，因此我们有一系列选择标准，这些选择标准可以实时确定哪些碰撞要保留，哪些碰撞可以实时丢弃。”

即使进行选择性修剪，每年仅来自CMS检测器的数万兆字节的数据也必须存储。不仅如此，而且为了确保不会丢失或破坏任何信息，必须保存每个文件的两个副本。一份副本完整存储在CERN，而另一份副本则分布在世界各地的合作机构之间。Fermilab是美国用于CMS实验的主要指定存储设备，大约40%的实验数据文件存储在磁带上。

固态解决方案

费米实验室的费曼计算中心提供了三个大型数据库，其中装有成排的磁带，用于存储费米实验室自己的实验以及CMS的数据。如果您要合并费米实验室的所有磁带存储容量，则大约可以存储相当于13,000年的高清电视画面。

Jayatilaka说：“我们的机架上装有服务器，这些服务器上都装有硬盘驱动器，它们是科学家实际上在读写数据的主要存储介质。”

但是，硬盘驱动器(在过去的60年中一直用作计算机的存储设备)在给定时间内可以加载到应用程序中的数据量有限。这是因为它们通过从旋转磁盘中检索数据来加载数据，这是该信息的唯一访问点。科学家们正在研究实施新型技术的方法，以帮助加快这一过程。

为此，费米实验室最近在其Feynman计算中心安装了一个装有固态NVMe驱动器的服务器机架，以加快粒子物理分析的速度。