Электронщики всех стран, объединяйтесь !
В начале июня в Дубне проводилось Международное рабочее совещание "Системы сбора данных в экспериментах на нейтронных источниках" (DANEF'97), организованное ЛНФ ОИЯИ при поддержке РФФИ и Государственной научно-технической программы по физике конденсированных сред. Спонсорами совещания выступили фирмы JET Infosystems (Москва), RTSoft Co. (Москва), "Приборы" (Москва) и НПЦ "Аспект" (Дубна). В совещании приняли участие свыше 60 ученых и специалистов из ведущих центров нейтронных исследований 11 стран, включая Великобританию, Германию, Россию, США, Японию и некоторых других. Основные цели совещания - обсуждение различных аспектов проблем, связанных с созданием систем сбора данных, поиск унифицированных решений в аппаратуре и программном обеспечении для широкого спектра нейтронных экспериментов и установление тесных контактов между специалистами, работающими в этой области.
В научную программу были включены около 50 докладов (обзоры, устные сообщения, постеры) по трем основным направлениям -- детекторная электроника, электроника систем сбора данных, программное обеспечение. Одновременно с совещанием работала выставка электронного оборудования и программных продуктов фирм-спонсоров, а также некоторых разработок, выполненных в ОИЯИ.
Проанализировал прозвучавшие в основных докладах идеи и подвел некоторый итог общих дискуссий совещания председатель его оргкомитета В.И.Приходько:
В одном из ключевых докладов совещания "Системы сбора данных: прошлое, настоящее и будущее" М.Джонсон (Лаборатория Резерфорда-Эпплтона, Великобритания) отметил ожидающиеся в следующем десятилетии коренные изменения, связанные как с увеличением интенсивности нейтронных источников и повышением эффективности детекторов и систем транспортировки нейтронов от источника к образцу, так и с повышением сложности экспериментов по рассеянию нейтронов, которая качественно возрастет за этот период в такой же степени, как за предыдущие 50 лет. Эти изменения приведут прежде всего к увеличению на несколько порядков объемов накапливаемых данных, что, в свою очередь, потребует применения точной и быстродействующей электроники, мощных процессоров, высокоскоростных шин передачи данных, развитого программного обеспечения для сбора, графического представления и анализа данных и управления экспериментом, а также современной информационно-вычислительной инфраструктуры.
Все эти вопросы нашли отражение в программе совещания. В ряде докладов предлагалась унифицированная архитектура аппаратных средств систем сбора данных (ССД), в которой можно выделить четыре слоя:
-- детектор (усиление и формирование сигналов, кодирование);
-- буфер (кодирование, временный анализ, разравнивание потока данных);
-- процессор (сбор, предварительная обработка и сжатие данных, гистограммирование);
--
сеть (инициализация, чтение накопленных данных, управление экспериментом).Основная дискуссия развернулась вокруг "открытых" вопросов, связанных с типом используемых процессоров (общего применения или специальных), организацией буфера (FIFO или "пинг-понг" буфер), выбором операционной системы (UNIX или Windows NT) и стратегией создания ССД (собственные разработки и/или приобретение готовой аппаратуры). Конечно, эти вопросы не имеют однозначного ответа, однако есть общее мнение о целесообразности определения общего формата нейтронных данных и разработки общих интерфейсов между уровнями архитектуры аппаратных и программных средств ССД, что могло бы облегчить сотрудничество между нейтронными центрами.
В программном обеспечении также можно отметить некоторые общие тенденции:
-- обработка данных в реальном времени осуществляется встроенными в аппаратуру процессорами, а задача управляющих программ заключается в организации работы этих процессоров;
-- все шире используется объектно-ориентированная технология программирования;
-- для передачи данных и управления (в том числе удаленного) вместо компьютерных шин используются локальные сети;
-- предложен общий формат хранения нейтронных данных (NeXus);
-- достигнут прогресс в разработках графических интерфейсов пользователя (на основе X11, Tc1/TK, JAVA);
-- для анализа и визуализации данных все больше применяются коммерческие пакеты (IDL, PV-Wave и другие).
В заключительной общей дискуссии на совещании основное внимание было уделено вопросам сотрудничества в создании аппаратуры и программного обеспечения ССД. Конечно, такое сотрудничество даст максимальный эффект при совпадении технической базы разработок (идентичные стандарты электроники, вычислительной техники, операционных систем). В этом случае совместные разработки, обмен идеями, техническими решениями, алгоритмами и программами помогут разработчикам сэкономить усилия и средства и сократить время выполнения работ. Однако есть области, где сотрудничество необходимо и возможно вне зависимости от имеющейся технической базы, например, детекторная электроника, цифровая обработка сигналов, RTOF-корреляторы, алгоритмы и программы для анализа данных и другое. Широко применяемые разработки должны передаваться в промышленность для производства заказных или полузаказных микросхем и электронных блоков, чтобы сделать их доступными для всех заинтересованных институтов.
Одним из реальных результатов совещания (и первым шагом к сотрудничеству) является организация почтового списка рассылки на базе сервера LANL (Лос-Аламосская национальная лаборатория) с адресом DANEF-97@lanl.gov, куда может быть направлена любая информация о новых проектах, выполненных разработках, планируемых конференциях и т.п. Сообщения, направленные в этот адрес, автоматически становятся доступными для всех участников DANEF'97. Список является открытым для всех членов нейтронного сообщества. Наконец, все участники согласились с идеей о регулярном (например, раз в 2 года) проведении подобных совещаний.
Некоторые из участников конференции поделились личными впечатлениями и наблюдениями.
Р.Берлинер (Университет Миссури, США):
Конференция узкоспециализированная, и такая возможность пообщаться с коллегами из разных институтов мира бывает очень редко. Небольшое количество участников позволило быстро всем сдружиться, поговорить каждому со всеми, установить тесные научные контакты. Очень интересной была экскурсия в ОИЯИ и просто великолепной культурная программа.
Конференция поможет в какой-то мере объединить наши усилия: по ее участникам я вижу, что разработчики математического обеспечения объединяются, сходные попытки сотрудничать есть и в производстве электронного оборудования. 60 процентов здесь присутствующих занимаются оборудованием для нейтронных исследований, и это оборудование во многом схоже. Отсюда и практически одинаковые требования к программному обеспечению и электронике. Поскольку для науки сейчас везде наступают тяжелые времена, специалистам необходимо объединяться для выполнения совместных разработок. Мы будем теснее сотрудничать, и конференция в этом очень помогла. Конкретно у меня возникли планы совместной работы с японскими коллегами -- мне интересны их разработки по линейному позиционно-чувствительному детектору. Участники конференции из Голландии и Великобритании сделали очень интересные разработки в электронике, которые могут быть использованы в Лос-Аламосе и других центрах.
Как Вы оцениваете уровень оборудования для нейтронных исследований и электроники в ОИЯИ ?
Выше ожидаемого, примерно на том же уровне, что и везде в мире. И, конечно, просто не сравним с оборудованием маленького университета, где я работаю. Может быть, не совсем такой, как в Лос-Аламосе или Брукхэйвенской лаборатории, но очень впечатляет.
Б.Михаэлис (Университет Магдебурга, Германия):
Я работал в Дубне в течении нескольких лет в 70-х годах, а сотрудничество нашего института и ОИЯИ в области радиоэлектроники и обработки данных продолжается почти 20 лет. Сотрудничество довольно тесное, ежегодно мы обмениваемся специалистами. Мы работаем в области современной процессорной обработки изображений, и наши результаты интересны и для специалистов Института. ОИЯИ обладает ИБР-2, в других институтах есть другие возможности для нейтронных исследований, например, в Берлине не такой сложный реактор, с механическим прерывателем, но электроника почти одинакова.
Можно ли как-то объединить усилия, чтобы в каждом отдельном центре заново не изобретать велосипед?
Часть блоков можно не разрабатывать, а купить. Но эксперименты уникальны, для них требуются специальная электроника, специальные программы. На конференции мы обсуждали проблемы повторов в разработках. Но организовать по-другому довольно сложно: разные реакторы, разная интенсивность и другие характеристики -- и все оборудование немного другое. И число лабораторий в мире ограничено, поэтому было бы непрактично выпускать электронику в промышленном масштабе.
Что показалось Вам особенно интересным на конференции?
Здесь рассматривались очень интересные вопросы по специальной электронике, обработке данных в области нейтронных исследований. Участники составили хорошую "смесь" представителей всех ведущих в этой области стран. Интересные результаты представили российские ученые, очень полезной была совместная дискуссия. Важно, что многие западные специалисты были впервые в России, и я выражу их общее мнение -- все, и организация конференции, и быт ее участников, оказалось лучше, чем они предполагали. Для меня лично конференция принесла два важных результата -- это дальнейшее развитие сотрудничества моего университета и ОИЯИ, и то, что я встретил интересных мне коллег из США, Великобритании. Я думаю, это послужит основой для дальнейшего взаимодействия.
К.Нолес (Лаборатория Резерфорда-Эпплтона, Великобритания):
Это моя первая поездка в Россию -- и все показалось очень интересным. Всегда очень важно увидеть все своими глазами. Для меня было полезным встретиться со специалистами из России и других стран, сравнить их работы и свою. Такая конференция -- хорошая возможность расширить свой кругозор, получая представление о том, чем занимаются в других лабораториях и, в частности, в Дубне. Большую пользу такие встречи будут приносить, если будут проводиться регулярно. Сейчас мы изучаем возможность использования одного и того же программного обеспечения, а с электроникой возникают проблемы различных стандартов. Кстати, у вас сейчас в оборудовании реактора используется электроника разных стандартов, в нашей лаборатории -- все оборудование одного типа.
Х.Лэйер (Государственный институт стандартов и технологий, Вашингтон, США):
На конференции во всеобъемлющей форме обсуждались проблемы оборудования для нейтронных исследований, представленные доклады и работы мне были очень интересны. Хотя я занимаюсь первой стадией радиоэлектроники (разработка микросхем), а конференция в основном была посвящена второй и третьей -- компьютерной архитектуре, программному обеспечению. Тем не менее, участие в ней было ценно для меня -- общение со специалистами из других центров, а уровень некоторых намного выше моего, раскрыло для меня новые горизонты, что отразится в моей работе. И если я не помог другим, то для себя почерпнул очень много.
М.Фурусака (Институт физики высоких энергий и ускорителей, КЕК, Япония):
Это первая попытка собрать вместе людей, занимающихся не только программным обеспечением, но и электроникой. И я считаю, она была успешной. В этой области между Россией и Японией не было практически никаких связей -- электронщики из Японии приехали впервые, но теперь, надеемся, будем тесно сотрудничать. Ваша электроника и программное обеспечение находятся на очень высоком уровне, вполне конкурентоспособны с нашими. Русские люди -- очень хорошие изобретатели, генераторы идей, в идеях вы не отстаете. Но бюджетные проблемы, особенно с финансированием приборов и оборудования для нейтронных исследований, осложняют их реализацию. Нам обязательно нужно сотрудничать, обмениваться людьми и информацией.
А кем в Японии финансируются исследования в этой области?
Мой институт -- лучший центр в Японии, и его поддержка -- вопрос престижа государства. Мы имеем прямое государственное финансирование, и в этом проблем не испытываем, но есть проблемы с кадрами. Последние десять лет экономика Японии очень сильна, много средств вкладывается в науку. Причем, исследования ведутся по всем направлениям, и это дает отдачу. Но уже 2--3 года как темп развития падает, появляются некоторые "облака" на горизонте.
С какими чувствами вы ехали сюда?
Я с опаской относился к участию в конференции, просто боялся ехать в Россию. А сейчас -- испытываю восторг: я доволен результатами конференции, подружился со многими учеными. Мне хотелось бы сотрудничать с ЛНФ -- уровень развития электроники, чем я непосредственно занимаюсь, здесь очень высок.
Беседовала О.Тарантина