Древний проект Muon1 DPAD (Distributed Particle Accelerator Design)⁠⁠

Перевод: 4th-otaku. Оригинал текста находится по адресу http://stephenbrooks.org/muon1/information.html

Этот научный инструмент получит название The Neutrino Factory - его сооружение намечается в районе 2015 года. Основное его назначение - порождать потоки нейтрино, которые, проходя сквозь всю Землю, могут быть замечены детекторными станциями, расположенными на разных материках. Таким образом учёные надеются изучить главную загадку этих неуловимых частиц - возможность спонтанного превращения из одного типа в другой (различают электронное, мюонное и тау-нейтрино). Экспериментальные данные, в свою очередь, позволят точнее оценить массу каждого из типов.

Повышенное внимание к этим частицам объясняется тем, что нейтрино - по-видимому, самая распространённая частица во Вселенной: миллиарды их проходят сквозь ваше тело каждую секунду. Их масса оказывается ключевым фактором при изучении эволюции Вселенной, в понимании того, каким образом после Большого Взрыва сформировалась привычная нам материя. Достаточно упомянуть, что в так называемой "Стандартной космологической модели", принятой сейчас в физике, нейтрино составляют четверть всех существующих материальных частиц. Кроме того, чтобы принять на вооружение новые физические теории, более глубоко описывающие структуру окружающего нас мира, важно знать свойства элементарных частиц с достаточно высокой точностью - это помогает сделать выбор между несколькими альтернативными теориями, слегка различающимися в своих предсказаниях.

Вместе с тем, различные части комплекса Neutrino Factory (полная его стоимость оценивается по меньшей мере в 1.9 млрд долл.) будут иметь и другие научные приложения.

Хотя сами нейтрино будут использоваться для нужд фундаментальной физики, но протонный луч, который применяется для их получения (этим лучом обстреливается танталовый прут в начальном узле загружаемого вами симулятора), предполагается использовать и в прикладных проектах - в частности, для дезактивации радиоактивных отходов (превращая активные изотопы в более стабильные) и в качестве мощного поставщика нейтронов для атомной трехмерной микроскопии. А луч мюонов, который будет на выходе оптимизируемого нами участка, может также быть применён в качестве основы для так называемого "мюонного коллайдера" - ускорителя, благодаря которому можно будет достичь самых высоких энергий столкновения частиц, когда-либо осуществлённых человеком.

Вы моделируете ту часть процесса, когда протонный луч, врезаясь в мишень, вызывает активное испускание пи-мезонов (пионов), постепенно распадающихся на мюоны - которые затем будут направлены в аккумулирующее кольцо и распадутся на электроны и нейтрино, использующиеся для экспериментов. Данная часть установки, улавливающая пионы и собирающая некоторую долю из них в луч, где они распадаются, является весьма критичной: её эффективность в значительной степени определяет эффективность всего проекта, поскольку он состоит из большого числа стадий ускорения, последовательно соединённых друг с другом. Будет ли в конце концов профинансирована постройка комплекса, зависит от того, насколько высокую производительность покажут дизайны, разработанные во время текущих исследований. Тем не менее, пользователи этой программы уже удвоили планируемую эффективность одного из этапов, и многое ожидается оптимизировать в дальнейшем.

FAQ о проекте Muon1 DPAD

Что такое Muon1 DPAD?

Muon1 Distributed Particle Accelerator Design (Muon1 DPAD) - это проект распределённых вычислений, цель которого - помощь в проектировании новейшего ускорителя элементарных частиц The Neutrino Factory, его сооружение намечается в районе 2015 года. Подробнее о Muon1 DPAD можно почитать здесь и здесь.

Как присоединиться?

Для участия в проекте нужно скачать и установить клиента, разархивировав его в любую папку. К сожалению, на данный момент существует только версия клиента для ОС Windows. Полный архив программы занимает ~2.1 Мбайт (Version 4.44d). Обновление с предыдущей версии ~165 Кбайт (Patch 4.44d from 4.42+).

Также необходимо создать (изменить) файл »user.txt» и вписать туда свой ник с добавлением (или без) имени зарегистрированной команды. Пример: Member_of (Russia). Список существующих команд можно посмотреть в статистике на сайте проекта.

Какие минимальные требования к железу?

Mezocop: ИМХО ниже Pentium III-500 c 64 Mb оперативной памяти лучше не опускаться.

Варианты запуска клиента

Графическая версия - графический режим работы (режим по умолчанию), вся информация выводится в виде графики, остановка Q. Файл промежуточных точек сохранения: »autogfx.sav». Запускается файлом »muon1.exe» или »muon1.exe -g».

Версия в командной строке - консольный режим работы, вся информация выводится в консольном окне, остановка Ctrl+C. Файл промежуточных точек сохранения: »autocli.sav». Запускается либо »muon1_cmdline.bat», либо »muon1.exe -c».

Background (скрытая) версия - скрытый режим работы, никакая информация о прогрессе расчётов на экран не выводится. Файл промежуточных точек сохранения: »auto.sav».

Запускается либо »muon1_background.exe», либо »muon1.exe -b» (во втором варианте будет видно консольное окно). Программа »muon1_background.exe» - запускает программу muon1.exe с ключом »-b» в невидимом режиме. Принудительная остановка программы в данном случае через »«Диспетчер задач Windows»: выбрать «Имя образа» → moun1.exe → ПКМ → Завершить процесс».

Скринсейвер (режим экранной заставки) - вариант графического режима работы, но завершение работы при любой активности пользователя (как скринсейвер). Запускается »muon1.exe -scr». Для установки на компьютер в качестве экранной заставки надо запустить »muon1.scr», для удаления данных настроек - повторный запуск »muon1.scr».

Подробнее о ключах запуска программы muon1.exe можно почитать ниже.

Я запускал клиент разными способами, и почему-то везде разные результаты...

Для каждого варианта запуска существует свой файл сохранения промежуточного результата: для графической версии »autogfx.sav», для командной строки »autocli.sav» и для скрытого режима »auto.sav».

А как оно работает?

После запуска клиента начинается расчет, после его окончания клиент добавляет результаты в файлы »results.txt» (новые результаты) и »results.dat» (новые результаты плюс архив отправленных). Клиент генерирует новые параметры задания, используя наилучшие посчитанные результаты, и запускает расчет по-новому.

Что такое латтиса (lattice)?

Это расчетная ветвь, или, другими словами, подраздел проекта.

А можно считать только одну ветвь?

Да. В папке Lattices нужно удалить все ненужные файлы ветвей, а в »config.txt» поставить »Update lattice files from web every N hours (0=don't): 0». Но необходимо следить за актуальными ветвями.

Как отправить результаты расчетов вручную?

Нужно запустить файл »manualsend.bat» или »muon1.exe -s»

Когда можно отправлять результаты?

Минимальный размер отправки - 10 кб. Автоматическая отправка (при ее включении) - 100 кб. В ручную отправлять можно по мере накопления результатов - раз в день, неделю или реже.

Как повысить полезность расчётов для проекта

В: Есть ли необходимость скачивать файлы: …_100.txt? И как часто надо это делать?

О: Если есть решимость добиться высокого КПД для проекта, то необходимо проделывать нижеследующее действие после каждой отправки результатов. Останавливаем службу клиента (если стоит как сервис) или просто «убиваем» его в таскменеджере. Отправляем результаты. Удаляем »results.dat». Скачиваем файлы. Объединяем их в »results.dat». Запускаем клиент. Теперь идет расчет с использованием отборки наилучших результатов от всех участников проекта. При постоянном доступе в интернет, можно поставить в конфиге »Download sample results file after a number of days (0=don't): нужное число дней».

А где можно посмотреть статистику?

Официальная или неофициальная

А как узнать количество Mpts перед отправкой?

Можно посчитать двумя способами:

1. Способ, предложенный коллегой Taurus_Lan:

Копируем файл »results.txt» из рабочей директории во временную;

Открываю файл при помощи Excel, на втором шаге Мастера текстов (импорт), ставлю птички в «пробел» и «считать последовательные разделители одним»

На третьем шаге пропускаю все столбцы кроме того, который имеет вид: »(55.4».

Заменяем вначале: ».» на »,», а потом »(» на ».» (количество замен равно - результатам на отправку);

Суммируем полученные цифры и узнаем количество очков и результатов на отправку.

2. Воспользоваться программой коллеги MIF-2004 -MuonView

Настройка клиента

Есть два способа настройки - простой, и сложный.

Простой - если есть постоянный доступ в интернет и хочется автоматизировать процесс работы клиента, то можно запустить »config_net.bat». Или если нет интернета или нужно вручную контролировать клиента, то запускается »config_nonet.bat».

Сложный способ - смотрим файл config.txt (его описание - ниже на странице)

Неофициальный вариант установки сервисом

В: Я установил background (скрытую) версию клиента с приоритетом B, но клиент отбирает ресурсы и компьютер тормозит, что делать?

О: Это баг клиента. После сохранения промежуточного результата (»auto.sav») клиент начинает работать с повышенным приоритетом. Исправляется это установкой клиента сервисом (кроме Win 9*, WinMe). Не работает для версии 4.43.

В моем случае сам »muon1.exe» лежит в »C:\Program Files\Muonv442c».

Необходимы программы »srvany.exe» и »instsrv.exe», входящие в комплект утилит rktools. Они переписываются в »C:Program FilesMuon» (в моем случае) или в любую другую директорию.

Запускаем в командной строке: »C:Program FilesMuoninstsrv.exe Muon C:\Program Files\Muonsrvany.exe». Синтаксис: instsrv.exe имя_сервиса путь_к_srvany.exe . Получаем сообщение »The services was successfully added!»

Запускаем »regedit.exe». Находим

»[HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControl\SetServices\Muon]». Видим в нем разделы Enum и Security. Создаем раздел »Parameters», там создаем строковый параметр Application, в нем прописываем »C:\Program Files\Muonv442cmuon1.exe -b».

В принципе все, а вот еще - строковый параметр »ImagePath» здесь путь к »srvany.exe».

Перезагружаемся и получаем муон, в трее виден как »muon1.exe» (плюс »srvany.exe»), который в минуты бездействия резво принимается за дело и НЕ МЕШАЕТ остальным программам.

Для примера мой реестр:

[HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControl\SetServices\MuonParameters]

Application=C:\Program Files\Muonv442cmuon1.exe -b

Для быстрого переноса на другие машины можно не залазить в реестр ручками, а импортировать кусок реестра.

Ошибка при автозагрузке в WinXP

В: Я запускаю »muon1_background.exe» под WinXP через автозагрузку, но при запуске клиент выдает ошибку отсутствия файла »user.txt». Что делать?

О: Необходимо в свойствах файла »muon1_background.exe» поставить галочку на »совместимости с Windows 98».

Неудача при отправке результатов

В: Во время отправки результатов, у меня прервалось соединение с интернетом и исчез файл »results.txt» - что делать?

О: Нужно найти файл типа »20060111-041818-oaeMp-*.txt», переименовать его в »results.txt» и повторить отправку.

Описание основных файлов muon1

файлы настроек

user.txt - имя участника (может включать в себя и имя команды), если данный файл отсутствует, то при запуске программы muon1 появится предложение указать Username

config.txt - файл с настройками программы, подробнее читаем ниже

файлы программ (*.exe)

muon1.exe - основная программы обработки

muon1_background.exe - запускает программу muon1.exe с ключом »-b» в невидимом режиме. Принудительная остановка программы в данном случае через »«Диспетчер задач Windows»: выбрать «Имя образа» → moun1.exe → ПКМ → Завершить процесс».

viewresults.exe - программа просмотра результатов из файлов results.txt, results.dat и queue.txt

файлы *.bat

Облегчают запоминание ключей

config_net.bat - содержимое файла: muon1 -cfg:net - активировать автоматический обмен данными через интернет. Меняет файл конфигурации.

config_nonet.bat - содержимое файла: muon1 -cfg:nonet - деактивировать автоматический обмен данными через интернет. Меняет файл конфигурации.

manualsend.bat - содержимое файла: muon1 -s - отправить результаты из файла results.txt и завершить работу программы muon1.exe

muon1_cmdline.bat - содержимое файла: muon1 -c - консольный режим работы

muon1.scr - зарегистрировать/разрегистрировать muon1.exe в качестве экранной заставки (скринсейвера) на компьютер.

файлы с результатами

results.txt - файл с ещё не отправленными результатами

results.dat - локальная база результатов для генерирования новый заданий

queue.txt - промежуточный файл для перепроверки лучшего результата (т.е. когда после обработки процент мюонов выше чем все предыдущие известные программе запускается перепроверка этого результата ещё несколько раз с небольшими изменениями в исходных данных)

файлы промежуточных точек сохранения

auto.sav - файл промежуточных точек сохранения для скрытого (ключ -b) режима работы muon1.exe

autocli.sav - файл промежуточных точек сохранения для консольного (ключ -c) режима работы muon1.exe

autogfx.sav - файл промежуточных точек сохранения для графического (ключ -g или без ключей) режима работы muon1.exe

периодически загружаемые

servers.csv - список ftp серверов, на которые будут отправляться результаты (как правило загружается перед отправкой результатов один раз в сутки)

latticelist.txt - список актуальных (на момент закачки файла) ветвей латтис

папка samplefiles\_.txt - в данной папке находятся файлы со 100 лучшими результатами для каждой из ветвей латтис

папка lattices\_.txt - в данной папке находятся файлы с описанием алгоритмов ветвей латтис.

другие файлы

sendlog.log - в версии 4.42 при отправке результатов в данный файл добавлись строки с указанием когда, сколько и куда результатов было отправлено (пример 20060320-151048 50 results sent to stephenbrooks.org)

crarray.cgf

font.dat

fontsmall.dat

display.dat

папка datafiles… - файлы с какими-то вспомогательными таблицами для программы обработки.

Файл настроек config.txt для muon1

Все настройки программы muon1.exe находятся в текстовом файле config.txt, который можно править в любом текстовом редакторе.

v4.43

Resolution (XxY or 'auto'): auto

Выбор разрешения экрана для графической версии. Например: 1024×768. auto - текущее разрешение.

Priority for background running ([N]ormal, [L]ow, [В]ackground): B

Приоритет работы клиента: N - средний, L - ниже среднего, B - самый низкий (считать только при полном простое процессора).

Threads (number or 'auto'): auto

Количество параллельных расчётных потоков (для многопроцессорных или hyperthreading-систем). Число или auto (по количеству логических процессоров :?:).

Auto-send results ([Y]es, [N]o): N

Если Y - автоматическая отправка результатов по достижению размера файла results.txt 100 кб.

Auto-save interval (seconds; 0 for no save): 300

Интервал сохранения промежуточных точек расчета (в секундах). 0 - без промежуточных сохранений.

Rechecks for best-so-far results (min. 5): 5

Количество перепроверок лучших результатов. Промежуточный файл при перепроверке - queue.txt.

Download sample results file after a number of days (0=don't): 0

Автоматическое скачивание с сервера файла образцовых результатов (сэмпл-файла) через определенное количество дней. 0 - не скачивать.

Update lattice files from web every N hours (0=don't): 0

Автоматическое скачивание латтис (файла latticelist.txt) через определенное количество часов. 0 - не скачивать. (Параметр целочисленный: 0,1 считается как 0.)

FTP command call: ftp -s:script.ftp

Команда ОС для отправки результатов по FTP-протоколу.

Use passive (PASV) mode for FTP transfers: N

Если Y - использование пассивного режима FTP.

Use old FTP calling method (as pre-v4.34; can hang, but more compatible with ZoneAlarm): N

Если Y - использовать старый метод общения по FTP (менее надёжный, но более совместимый с брандмауэром ZoneAlarm).

TrialType ratios: Mutate=3;Crossover=3;Interpolate=3;Extrapolate=3; MuSpherical=3; MuOne=3; Extreme=1; LocalGrad=3; TopoSmooth=2;

Настройки генетического алгоритма (методы подбора параметров ускорителя, вероятность применения каждого метода).

Particles per extra thread (limits threading overhead): 100

Количество частиц для нового параллельного потока.

Sample file behaviour - use [L]atest only, or [A]ccumulate: L

(v4.43) Способ использования образцовых результатов (сэмпл-файлов): L - хранить только самые свежие, A - подмешивать к старым.

Results upload method ('FTP' or 'HTTP'): HTTP

Протокол для отправки результатов. FTP или HTTP.

Use proxy server for HTTP downloads (server,port or 'no'): no

Настройка доступа в интернет через прокси. no - не использовать прокси.

Sample file URL (.bin allowed): http://stephenbrooks.org/muon1/samplefiles/{lattice}_100.bin

URL загрузки сэмпл-файлов для каждой из латтис.

Preferred lattices (comma-separated list or 'none'): none

Перечислить через запятую названия тех латтис (можно посмотреть в файле latticelist.txt или в папке lattices), которые программа будет обрабатывать. none - обрабатывать все.

v4.42 (устаревшие параметры)

Sample file URL: http://stephenbrooks.org/muon1/samplefiles/{lattice}_100.txt

URL загрузки сэмпл-файлов для каждой из латтис. (начиная с версии v4.43 заменён на Sample file URL (.bin allowed): - см. выше)

Пример файла config.txt:

Resolution (XxY or 'auto'): 1024x768

Priority for background running ([N]ormal, [L]ow, [B]ackground): B

Threads (number or 'auto'): auto

Auto-send results ([Y]es, [N]o): N

Auto-save interval (seconds; 0 for no save): 300

Rechecks for best-so-far results (min. 5): 5

Use passive (PASV) mode for FTP transfers: N

Download sample results file after a number of days (0=don't): 1

Sample file behaviour - use [L]atest only, or [A]ccumulate: L

FTP command call: ftp -s:script.ftp

Update lattice files from web every N hours (0=don't): 24

Use old FTP calling method (as pre-v4.34; can hang, but more compatible with ZoneAlarm): N

TrialType ratios: Mutate=3;Crossover=3;Interpolate=3;Extrapolate=3;MuSpherical=3;MuOne=3;Extreme=1;LocalGrad=3;TopoSmooth=2;

Particles per extra thread (limits threading overhead): 100

Results upload method ('FTP' or 'HTTP'): HTTP

Use proxy server for HTTP downloads (server,port or 'no'): no

Sample file URL (.bin allowed): http://stephenbrooks.org/muon1/samplefiles/{lattice}_100.bin

Preferred lattices (comma-separated list or 'none'): none

ключи запуска программы muon1

Пример запуска с ключом: «muon1.exe -version».

Данные соответствуют версии программы v4.43а.

В архиве с программой muon1 поставляются *.bat файлы для некоторых наиболее часто используемых ключей:

config_net.bat - содержимое файла: muon1 -cfg:net - активировать автоматический обмен данными через интернет. Меняет файл конфигурации.

config_nonet.bat - содержимое файла: muon1 -cfg:nonet - деактивировать автоматический обмен данными через интернет. Меняет файл конфигурации.

manualsend.bat - содержимое файла: muon1 -s - отправить результаты из файла results.txt и завершить работу программы muon1.exe

muon1_cmdline.bat - содержимое файла: muon1 -c - консольный режим работы

Программа muon1_background.exe - запускает программу muon1.exe с ключом -b в невидимом режиме. Принудительная остановка программы в данном случае через «Диспетчер задач Windows»: выбрать «Имя образа» → moun1.exe → ПКМ → Завершить процесс».