Сотрудники Лаборатории ПСПОД вошли в авторский коллектив Technical Design Report of the Spin Physics Detector at NICA
Группа аппаратной разработки лаборатории создала техническое описание элемента системы сбора данных NICA — подсистемы синхронизации времени TSS.
В декабре 2024 года Объединенный институт ядерных исследований начал выпускать новый международный рецензируемый научный журнал Natural Science Review. Мультидисциплинарное научное издание посвящено научным исследованиям по физике ускорителей, физике высоких энергий, теоретической физике и др.
28 декабря 2024 года вышел первый номер журнала, в котором был опубликован технический проект эксперимента SPD NICA — «Technical Design Report of the Spin Physics Detector at NICA». Проект посвящен установке универсального детектора для исследования спиновой структуры протона и дейтрона во второй точке взаимодействия строящегося коллайдера NICA.
Technical Design Report of the Spin Physics Detector at NICA (TDR) описывает будущий технический облик установки SPD на основе общего видения задач эксперимента – это исходное описание проекта и план его реализации. В авторском коллективе — более 400 ученых из различных российских и зарубежных научных центров, входящих в международную коллаборацию SPD.
Соавторами публикации стали также сотрудники Лаборатории «Промышленные системы потоковой обработки данных» ПИШ СПбПУ, которые участвовали в разное время в работе коллаборации SPD: Ольга Мамутова, Анна Бойко, Даниил Пешков, Андрей Антонов, Антон Дойников и Иван Орлов.
Наши коллеги внесли свой вклад в техническое описание будущей системы сбора данных установки SPD — Data Acquisition System (SPD DAQ). Инженеры ПСПОД разработали и детально описали технический облик одного из элементов SPD DAQ — подсистемы TSS (Time Synchronization System).
Подсистема TSS обеспечивает высокоточную синхронизацию событий установки SPD при регистрации характеристик частиц после столкновения первичных пучков. TSS реализуется в рамках концепции бестриггерного сбора данных с использованием протокола White Rabbit. Аппаратные узлы ТSS реализованы на базе ПЛИС (FPGA) и выполняют специализированный протокол синхронизации.
Кроссплатформенная, открытая реализация этих протоколов на базе ПЛИС обеспечит возможность гибкого развертывания сети TSS на установке SPD и долгий жизненный цикл разработанных узлов и устройств. Тщательный подход к верификации гарантирует функциональную надежность устройств, что очень важно для такой сложной системы, как установка SPD.
Time Synchronization System. Источник: V. Abazov et al. (SPD Collaboration) Technical Design Report of the Spin Physics Detector at NICA // Natural Science Review. 2024. № 1. С. 290
Работа по проектированию системы велась с 2021 года. Отталкиваясь от общих требований к функциям подсистемы TSS, участники группы аппаратной разработки Лаборатории ПСПОД ПИШ СПбПУ сформировали задание на проектирование максимально корректно и выполнимо с точки зрения технической реализации.
«У нас в лаборатории был опыт разработки устройств с поддержкой White Rabbit и понимание, как работать с этой технологией. С учетом этих знаний мы смогли разработать детальное техническое описание подсистемы синхронизации времени, которое сейчас воплощаем в жизнь.
Для этого мы провели очень интересную научно-исследовательскую и опытно-конструкторскую работу. Следует отметить, что при построении системы TSS мы опирались на готовые компоненты оборудования и технологии, поэтому новаторских решений не потребовалось. Но задача была абсолютно нестандартной: подобных систем раньше никто не строил», — отметила Марина Болсуновская, руководитель проекта и заведующий Лабораторией ПСПОД ПИШ СПбПУ.
Кроме публикации в Natural Science Review, результаты работы проектной группы были опубликованы в сборнике научных трудов конференции «Системный анализ в проектировании и управлении (SAEC-2024) и сборнике IEEE 3rd International Conference on Problems of Informatics, Electronics and Radio Engineering (PIERE-2024). В 2025 году была зарегистрирована Программа уточнения калибровки узла сети White Rabbit, рег. № 2025610369.
___________________
Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ) — международная межправительственная научно-исследовательская организация в наукограде Дубна Московской области. Учредителями являются 15 государств-членов ОИЯИ. Основные направления, в которых работают исследователи института — это ядерная физика, физика элементарных частиц и исследования конденсированного состояния вещества. ОИЯИ курирует работы по созданию в Дубне ускорительного комплекса NICA. Это один из шести проектов класса megascience в России. Строительство комплекса началось в 2016 году.
