Алгоритм со способностями сетчатки поможет в поиске новой физики

Человеческий глаз вдохновил физиков на создание процессора, который сможет анализировать столкновения субатомных частиц в 400 раз быстрее, чем это делается в настоящее время. В ходе этих столкновений протоны (обычная материя) развивают скорость, близкую к скорости света, что усложняет процесс анализа протекающих процессов.

В ходе таких столкновений рождаются новые частицы и изучаются тайны возникновения материи, энергии и антиматерии.

Осознавая важность быстрого анализа данных, учёные разработали экспериментальный процессор и новый алгоритм анализа информации.

Рис. 1.

Описание алгоритма физики опубликовали на сайте препринтов ArXiv.org. Такую компьютерную программу можно использовать в работе Большого адронного коллайдера, а также для других экспериментов ЦЕРНа, намеченных на период до 2020 года.

Также новый алгоритм,

возможно, будет полезен в любой области, где будут необходимы быстрые и эффективные возможности распознания шаблонов. Принцип работы процессора основан на способности с высокой скорость распознавать образы, словно сетчатка человеческого глаза.

Отдельные нейроны сетчатки глаза специализируются на реагировании на конкретные формы или направления, которые распознаются автоматически прежде, чем даже сам мозг успеет отреагировать.

Рис. 2.

Физик из ЦЕРНа Диего Тонелли (Diego Tonelli) пояснил, что такого рода искусственная сетчатка обнаруживает снимок траектории каждого столкновения и немедленно анализирует его. Затем эти снимки преобразуются в алгоритм, с которым можно работать уже на компьютере ― автоматически сканируя и анализируя траектории заряженных частиц.

Воздействия на детектор будущих столкновений позволит впоследствии команде выделить интересные и потенциально важные события.

За одну секунду происходит примерно 40 миллионов столкновений ― и каждое из них может привести к появлению сотен заряженных частиц. И сначала необходимо обработать весь этот огромный массив данных, чтобы, возможно, найти в них небольшие отклонения от нормы, которые могут указать на Новую физику. Именно так и возникла необходимость в разработке подобной программы.

«Данный алгоритм работает в 400 раз быстрее, чем любой из существующих, ― рассказывает Тонелли. ― Если он будет использован в эксперименте, то позволит нам получить более интересные данные гораздо быстрее, чем раньше».

Рис. 3.

Большой адронный коллайдер был выключен в феврале 2013 года, но должен продолжить свою охоту за новой физикой в 2015 году ― тогда гигантская машина вновь начнёт сталкивать протоны. Когда это происходит, то высвобождается огромное количество энергии ― после чего появляется множество нейтральных и заряженных частиц.

Разработчики также отмечают, что

новый алгоритм предназначен для изучения так называемой «физики ароматов» (flavour physics), которая занимается изучением взаимодействий основных компонентов вещества ― кварков. [em]

Когда БАК возобновит свою деятельность, исследователи начнут работать с более интенсивным пучком протонов, получая гораздо более высокую скорость передачи данных. Затем с помощью алгоритма искусственной сетчатки будут выявляться возможные отклонения от Стандартной модели, которые физики по всему миру так мечтают увидеть.