如何计算云内存需求(科学化分析千万亿字节级数据)
如何计算云内存需求(科学化分析千万亿字节级数据)CMS实验数据呈现(图片来源于ROOT官网)2012年欧洲核子研究中心证实希格斯粒子存在的工作中,ROOT扮演了十分重要的角色。大量的数据通过ROOT强大的计算和分析能力进行处理,为ATLAS和CMS等实验数据进行了强有力的分析,成功发现了希格斯粒子存在的证据。下面两图就是ATLAS和CMS实验数据的呈现(均为通过ROOT处理得到):ROOT提供的C 解释器(过去是CINT,被淘汰后使用Cling)使得该工具的使用变得灵活,能够以类MATLAB的方式被用户使用。在2012年7月4日,ATLAS 和 CMS LHC的实验展示了标准模型Higgs粒子的研究结果,所有的数据图谱都采用ROOT进行分析和绘制。ROOT的最著名的应用, 莫过于2012年7月4日科学家首次发现与证实号称上帝粒子的希格斯(Higgs)玻色子的存在。希格斯波色子是粒子物理学标准模型中语言的一种自旋为零的波色子,不带电荷、
ROOT是一款开源数据分析框架,诞生于欧洲核子研究中心(CERN),主要用户群体为高能物理学家等科研工作从事者。每天都有非常多的科学家使用ROOT应用来分析他们的数据以及进行模拟工作。通过ROOT,你可以进行:
- 数据存储:你可以将你的大型数据以及任何C 对象通过ROOT存储在一个ROOT文件中。ROOT能够非常高效地读取该文件,并且分析文件中包含的信息。
- 访问数据:你可以从PC上访问存储在一个或多个ROOT文件上的数据。同时其支持分布式存储系统如GRID上的ROOT文件访问,使得大型数据的存储和访问称为可能。
- 数据挖掘:ROOT提供了强大的数学和统计工具,能够方便你对数据进行操作。源于C 的效率和并行化的设计,可以对大型数据进行各种统计分布的建模以为研究复杂系统提供可能。
- 发布结果:结果能够以直方图、散点图、拟合函数等多种形式进行呈现,并且非常易于修改和保存。
- 交互式构建应用:你可以使用Cling C 解释器来进行交互式的编写和设计,同时也可以编译程序后进行全速计算。并且这两种方式下,你都可以构建图形界面。
- 通过其它语言使用ROOT:ROOT为集中语言提供了无缝的绑定,包括常用的Python和R。
欧洲核子研究中心曾经维护着一个FORTRAN程序库用于高能物理研究。但是在2003年,该机构停止了对该库的开发和维护,转而全力支持由René Brun 和 Fons Rademakers 在1994年启动的使用C 编写的ROOT项目。ROOT代码中的一部分使用LGPL开源协议,也有一部分会用GPL开源协议。ROOT通过抽象层提供了平立的对计算机图形系统和操作系统的访问。
这些抽象平台包括但不限于:一个图形应用界面和构建工具、容器类、反射、一个C 解释器(过去是CINT,现在是Cling)以及对象序列化和一致性工具。正式通过这些技术和工具,使得ROOT能够提供丰富多彩的数据分析方法和交互方式。
ROOT的一个核心特性是一个被叫做tree(树)的数据容器,以及其对应的branches(枝)和leaves(叶)。一个树可以被看做被存储在文件中的原始数据滑移的窗口。通过将tree的索引往前移动,就可以实现对数据的逐步获取,这能够避免内存分配问题以及相关的对象创建等,相当于一个轻量的容器。
ROOT提供的C 解释器(过去是CINT,被淘汰后使用Cling)使得该工具的使用变得灵活,能够以类MATLAB的方式被用户使用。
在2012年7月4日,ATLAS 和 CMS LHC的实验展示了标准模型Higgs粒子的研究结果,所有的数据图谱都采用ROOT进行分析和绘制。
典型应用ROOT的最著名的应用, 莫过于2012年7月4日科学家首次发现与证实号称上帝粒子的希格斯(Higgs)玻色子的存在。希格斯波色子是粒子物理学标准模型中语言的一种自旋为零的波色子,不带电荷、色荷,且极不稳定。1964年,英国科学家希格斯提出希格斯场的存在,对该粒子的存在进行了预言。
2012年欧洲核子研究中心证实希格斯粒子存在的工作中,ROOT扮演了十分重要的角色。大量的数据通过ROOT强大的计算和分析能力进行处理,为ATLAS和CMS等实验数据进行了强有力的分析,成功发现了希格斯粒子存在的证据。下面两图就是ATLAS和CMS实验数据的呈现(均为通过ROOT处理得到):
CMS实验数据呈现(图片来源于ROOT官网)
ATLAS实验数据呈现(图片来源于ROOT官网)
未来展望ROOT已经有了许多成功的应用。但是也存在对它的一些批评,比如对新手不友好、代码膨胀、过度使用全局变量等。但是这些问题都在论坛上得到了讨论,并且在逐渐得到改善。ROOT一开始是专为高能物理研究进行设计,但是其强大的处理能力使其在天文学、数据挖掘领域也有一定的用武之地,因此相信未来我们还会看到ROOT更多的成功应用案例。
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