CERN: от WWW к GRID

"Суперкомпьютерный интернет" GRID получила поддержку физиков-ядерщиков из CERN, организации, где когда-то Тим Бернерс-Ли изобрёл WWW.

Ядерная физика, в последнюю сотню лет купавшаяся в лучах славы, переживает нынче далеко не лучшие времена. Интерес к этой научной дисциплине был обусловлен не только потрясающими открытиями в области фундаментальных основ нашего мира, но и захватывающими перспективами для военных и экономических приложений ядерной энергии.

Стремление советских, американских и немецких физиков к овладению этой мощной силой в 1930–40-х годах горячо поддерживали лица, стоящие у власти. Достаточно вспомнить условия, созданные в то время для ученых-ядерщиков в Советском Союзе: выделение больших финансовых средств (в том числе и в валюте), закупки любого необходимого для исследований оборудования, поездки на стажировки в западные страны, поддержка спецслужб. Поэтому быстрое создание атомной бомбы и последовавший вскоре после этого запуск электростанций на основе "мирного атома" стали логическим следствием затраченных усилий.

Научное и политическое руководство сверхдержав понимало, что для прогресса в атомной энергетике и в стратегических вооружениях недостаточно "точечной" концентрации средств - нужно было поддерживать на самом высоком уровне всю ядерную физику. Поэтому власть не жалела денег на экспериментальные исследования, требовавшие строительства все более мощных ускорителей элементарных частиц и создания точнейших детекторов.

До конца 1980-х годов процесс (и прогресс) шел по нарастающей - ускорители разгоняли частицы до всё больших энергий, техническое и инженерное совершенство экспериментальных установок вызывало жгучую зависть у ученых-неядерщиков, а открытия в физике микромира складывались в весьма причудливую картину. Но, как известно, ничто не вечно. Потепление международных отношений, закончившееся крушением социалистического блока, самым плачевным образом сказалось на экспериментальной ядерной физике. На момент распада СССР в мире строились три передовых ускорителя: УНК в Протвино, SSC в США и LHC в Европе.

С протвинским протонным коллайдером ситуация ясна: в последние годы существования СССР политикам было не до науки, ну а правителям новой России он оказался и вовсе ни к чему¹.

История техасского Сверхпроводящего суперколлайдера (SSC) не менее печальна. Начатое в 1987 году строительство, в которое было вложено несколько миллиардов долларов, в 1993 году было прекращено по требованию Конгресса США, посчитавшего, что программа и цели SSC не отвечают современным требованиям науки.

Таким образом, после крушения СССР и утраты интереса США к ядерной тематике Европейская организация ядерных исследований (CERN) со своим Большим адронным коллайдером осталась один на один со многими фундаментальными научными проблемами физики сверхвысоких энергий. ЦЕРН, о котором "КТ" рассказывала три года назад (#396), этой осенью готовится отпраздновать свой полувековой юбилей. Организация, созданная для того, чтобы страны Европы могли на равных с СССР и США заниматься экспериментальной ядерной физикой, переживает сейчас далеко не лучшие времена.

Ключевой вопрос выживания и продолжения научных исследований прост: как убедить государственную власть и частных инвесторов выделять деньги на непопулярную (благодаря разрекламированным страхам перед радиацией и мощному движению за закрытие атомных электростанций) и не имеющую быстрого практического применения ядерную физику?

Американские физики-ядерщики по поводу каждого мало-мальски заметного открытия устраивают большую пиар-кампанию, дабы убедить обывателей в свершении чего-то поистине выдающегося. К сожалению, это не всегда срабатывает. Пару лет назад Национальная лаборатория Беркли объявила об открытии сверхтяжелого элемента под номером 118. Однако при внимательном изучении обнаружилось, что "успешный" результат оказался подтасован одним из сотрудников лаборатории.

В начале же текущего года физики с ускорителя RHIC, что близ Нью-Йорка, на Международной конференции "Кварковая материя" громко заявили о долгожданном обнаружении пятого состояния вещества - кварк-глюонной плазмы. Научное сообщество весьма скептически отнеслось к этому утверждению, посчитав экспериментальные доказательства недостаточными. По этому поводу большинство американских СМИ беззлобно (и не очень) подшучивало над учеными-ядерщиками, которые никак не могут договориться, состоялось открытие или нет. А газета "New York Times" даже предложила устроить среди них голосование, чтобы окончательно решить спорный вопрос.

К счастью, ЦЕРН не устраивает шумных заявлений о выдающихся открытиях, хотя и не забывает рекламировать результаты своей работы. Понимая, что под чистую фундаментальную науку деньги дают очень и очень неохотно, европейские ядерщики решили во главу угла ставить побочные результаты своей деятельности. И главным среди них ЦЕРН считает достижения в области передовых информационных технологий.

В конце 1980-х годов молодой талантливый физик и специалист в области компьютерных наук Тим Бернерс-Ли (Tim Berners-Lee) был приглашен в ЦЕРН для решения непростой задачи. Требовалось придумать эффективный способ, который позволил бы ученым, участвующим в экспериментах, обмениваться сырыми данными и представлять результаты их обработки на всеобщее обсуждение. Кроме того, многие физики, большую часть времени находящиеся в своих научных институтах, тоже хотели полноценно участвовать в анализе данных. Компьютерные ресурсы ЦЕРНа в тот момент представляли собой настоящий зоопарк машин и операционных систем, а средства тогдашнего Интернета (FTP, e-mail и пр.) не обладали достаточной гибкостью для решения подобных задач.

В марте 1989 года Тим Бернерс-Ли предлагает создать в ЦЕРНе систему распределенного информационного обеспечения (Distributed Information Management System), основанную на использовании гипертекста и способную объединить компьютеры научных институтов планеты. В 1990 году прототип того, что впоследствии получит название Всемирной паутины (World Wide Web), был создан в ЦЕРНе, а начиная с 1991 года первые браузеры и WWW-серверы появились в распоряжении ядерных физиков всего мира.

Язык HTML и протокол HTTP не только решили поставленные учеными задачи, но и, будучи 30 апреля 1993 года "выпущены на волю", в кратчайшие сроки завоевали сердца массы пользователей, весьма далеких от науки. Заметим, что отцу Всемирной паутины пришлось вытерпеть нелегкие споры с бюрократами из администрации ЦЕРНа, долго не соглашавшимися отдавать технологии WWW в открытое пользование². Ну, а впоследствии победное шествие WWW по планете позволяло ЦЕРНу при любом подходящем случае демонстрировать свой новый рекламный слоган: "CERN, Where The Web Was Born" ("ЦЕРН - там, где родилась Всемирная паутина"). Десятилетний юбилей веба, пришедшийся на прошлый год, отмечался в ЦЕРНе особенно торжественно, и название этого легендарного научного центра вновь вернулось на первые полосы компьютерных изданий всего мира.

Однако одной историей жить нельзя, и руководство ЦЕРНа продолжает закреплять в сознании общества свой образ "передовика" информационных технологий. Мощный ускоритель LHC станет, конечно же, замечательным научным инструментом для познания тайн материи. Но, кроме того, благодаря ему будет разработано программное обеспечение и проведено первое серьезное испытание технологии GRID.

Сеть GRID была придумана двумя американскими учеными, Яном Фостером (Ian Foster) и Карлом Кессельманом (Kаrl Kesselman)³. По сути, GRID является "надстройкой" над Интернетом. Ее основное назначение - организация распределенных вычислений для решения серьезных задач науки и технологии. В отличие от запутанной и бесструктурной Паутины WWW, решетка GRID - строго упорядоченная система. Пользователь, подключась к GRID, получает доступ к мощи миллионов машин, на которых он может осуществлять вычисления и хранить как огромные массивы данных, так и информацию, полученную в результате их обработки. Вдобавок в этой сети уделяется первостепенное внимание проблемам безопасности - ведь анонимность, удобная при общении в чатах, может стать чрезвычайно опасной при работе с научными данными. Запрашивая какую-либо информацию в глобальной базе данных GRID, пользователь получит исчерпывающий ответ на вопросы о ее достоверности, полноте и доступности.

ЦЕРН, решив четыре года назад присоединиться к разработкам сети GRID, увидел в ней прообраз системы, которая поможет сохранить и оперативно обработать огромное количество данных, которые хлынут после запуска в 2007 году коллайдера LHC. Под руководством ЦЕРНа, пригласившего в качестве партнеров Европейское космическое агентство и национальные научные организации Европы, создается DataGRID - крупнейший сегмент сети GRID.

Впереди еще непочатый край работы. Необходимо создать четкую иерархию сети GRID, договориться о протоколах, написать миллионы строчек кода и подключить массу компьютерного "железа", прежде чем GRID станет именно такой, о какой мечтают ее создатели. Лидерство в этой работе ЦЕРНа, организации, работающей не только с элементарными частицами, но и с передовыми информационными технологиями, неоспоримо. И, возможно, лет через двадцать официальным рекламным лозунгом Центра заслуженно станет фраза: "CERN, Where The World Wide GRID Was Born"...

1 Идут разговоры о возрождении проекта ускорителя в Протвино, однако большинство ученых относятся к ним скептически - уж больно несопоставимы требующиеся средства с мизерной поддержкой фундаментальной науки российским правительством. Интерес же к ядерной физике со стороны бизнеса и промышленности лежит скорее в области отрицательных значений.
2 Об этом Тим Бернерс-Ли пишет в своей книге воспоминаний: Tim Berners-Lee, Mark Fischetti, "Weaving the Web". Harper San Francisco, 1999.
3 Ian Foster and Kаrl Kesselman, "The Grid: Blueprint for a New Computing Infrastructure". Morgan Kaufmann, 1998.