Original title: Akcelerace algoritmu sledování částic v experimentu CBM
Translated title: Acceleration of Particles Tracking on CBM Experiment
Authors: Roth, Michael ; Kolář, Martin (referee) ; Musil, Petr (advisor)
Document type: Bachelor's theses
Year: 2023
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií
Abstract: [cze] [eng]
Cílem této práce je prostudovat metody detekce a rekonstrukce trajektorií částic v experimentu CBM a problematiku akcelerace těchto metod na hardwarových platformách. V práci byly srovnány výhody a nevýhody rozšířených metod a pro další studium byla vybrána metoda rekonstrukce na bázi celulárních automatů a Kalmanových filtrů. Práce se podrobně zabývá zejména vývojem simulačního modelu, vhodného pro generování testovacích dat pro simulaci vybraného sledovacího algoritmu a vlastní rekonstrukční program, který byl následně paralelizován pomocí technologií distribuovaného počítání. Byly vytvořeny dva odlišné simulátory částic, jeden z nichž byl použit pro výpočet predikčního kroku Rozšířeného Kalmanova Filtru (EKF) a jeden pro generování testovacích dat pro vlastní rekonstrukční algoritmus. Pomocí správného rozdělení úkolů se podařilo distribuovaným algoritmem získat téměř osmisetprocentní zvýšení rychlosti a v některých případech i snížení paměťové náročnosti až o čtyři řády. The focus of this work is to research various methods of particle track reconstruction in the CBM experiment, and the problem of hardware acceleration of these methods. The advantages and disadvantages of the extended methods were discussed and a reconstruction method based on cellular automata and Extended Kalman filters was selected for further study. In particular, the thesis details the development of a simulation model suitable for generating test data to facilitate the implementation of the selected tracking algorithm, which was subsequently sped up using distributed computing methods. Two different particle simulation models and a reconstruction algorithm were implemented, with the reconstruction algorithm offering up to 800 per cent speed up factor in respect to the sequential algorithm and up to four orders of magnitude lower memory complexity.
Keywords: CBM experiment; Cellular automata; distributed computing; Extended Kalman Filter; hardware acceleration; HEP experiment; High energy physics; Kalman Filter; modelling and simulation; particle simulators in a magnetic field; physics of the early universe; quantum chromodynamics; quark-gluon plasma; akcelerace na hardwarových platformách; celulární automaty; distribuované počítání; Experiment CBM; fyzika raného vesmíru; HEP experiment; Kalmanův Filtr; kvantová chromodynamika; kvark-gluonové plazma; modelování a simulace; rozšířený Kalmanův filtr; simulátor částic v magnetickém poli; částicová fyzika

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/211190

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-529467


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Bachelor's theses