2016 Fiscal Year Research-status Report
J-PARC重イオン衝突における究極的高速データ収集系への挑戦
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16K13808
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
佐甲 博之 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, 研究主幹 (40282298)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大山 健 長崎総合科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10749047)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | J-PARC重イオン計画 / トリガーレスデータ収集系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、本研究のための主要機器であるトリガーレス高速データ収集系の設計を行った。世界の次世代高速データ収集系のうち、LHCにおけるALICE重イオン衝突実験が、本研究と同様のトリガーレスデータ収集系の開発を始めていることがわかった。そこで、ALICE実験と共同研究を行い、本研究のトリガーレスデータ収集系の技術開発を行うことにした。ALICE実験では1TB/sの高速データレートで読み出し、ベースライン較正、ヒットのクラスタリング、オンライントラッキング等をFPGA,GPUを駆使して高速で行うことにより、50GB/s程度までデータレートを減らすことを目標としている。J-PARCの高運動量ビームラインにおけるπビームを用いたチャームバリオン分光実験(E50)においても0.1TB/sと大量のデータレートが見込まれており、同様のトリガーレスデータ収集系を開発する予定である。そこで2016年7月に、J-PARCのE50実験と重イオン計画の研究者（大阪大学、大阪大学RCNP、KEK、理研）を取りまとめて、ALICE実験に準共同研究メンバーとして正式に参入した。
さらに、ALICEのメンバーである長崎総合科学大学、東京大学原子核科学センター、筑波大学の研究者と連携して、ALICE実験の高速データ収集系を参考にしてデータ収集系サーバを2017年２月に製作した。このサーバはC-RORCと呼ばれる高速データリンクを持つFPGAボードと、高速計算処理を行うGPUを１台ずつ内蔵するCPUサーバーであり、これらとPCIeバスを介して高速でデータをサーバ上のメモリへ転送し、データ処理を行うものである。
これらの内、FPGAボード上における高速データ転送試験を行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
高速データ収集系のハードウエア（FPGAデータ収集ボードとGPUを内蔵したデータ収集サーバ）を製作し、LHC－ALICEと共同で研究開発を行う体制を整えた。また長崎総合科学大、筑波大、東大原子核科学センターとの共同研究体制を構築し、高速データ収集試験を進めている。一方、シミュレーションによるオンライントラッキングコード、ソフトウエアトリガーの開発については、JAMコードによってJ-PARC重イオン衝突の粒子シミュレーションを行い、それを用いたJ-PARC重イオン実験装置に基づくGEANT検出器シミュレーションデータを生成した。このデータをオンラインでトラッキング処理するコードの開発はまだできていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
2017年度は、構築した高速データ収集系を用いて、FPGAボード上で高速データ収集の試験を行う予定である。さらに、FPGAボードで収集したデータをPCIeバスを介してサーバのメモリへ転送し、データ処理を行う試験も行う。また、粒子シミュレーションのデータを用いてGPUでオンラインの高速飛跡解析コードを開発して試験を行う。2018年度は、シミュレーションデータによる飛跡解析後の事象選択コードの開発を行い、これをデータ収集系へ組み合わせる。飛跡検出器試験機を用いて、データ収集と高速データ処理、事象選択の総合試験を行う。
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| Causes of Carryover |
２０１７年３月の長崎総合科学大から日本原子力研究開発機構への旅費に使用する予定であったが、年度末のため使用できなかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
前年度使用しなかった分は、少額であるが、長崎総合科学大から日本原子力研究開発機構等の国内旅費として使用する予定である。
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