Веб-интерфейс на базе облачной инфраструктуры ОИЯИ для фитирования экспериментальных данных малоуглового рассеяния с использованием инструментов пакета ROOT

DOI: https://doi.org/10.25559/SITITO.020.202403.590-601

Аннотация

Получение структурной информации об органических нанообъектах на основе анализа данных малоуглового рассеяния нейтронов и рентгеновских лучей основано на фитировании экспериментальных данных многопараметрическими теоретическими функциями, отражающими модельные представления об изучаемых объектах. Для решения подобных задач разработано веб-приложение FITTER_WEB, основанное на новых инструментах пакета ROOT и развернутое в облачной инфраструктуре ОИЯИ. Пользователю предоставляется полный контроль над процессом фитирования, а также возможность задействовать встроенные механизмы ROOT для распараллеливания этого процесса. В работе дается описание структуры веб-приложения FITTER_WEB и используемых для его разработки программных инструментов. Демонстрируются результаты применения FITTER_WEB для анализа данных малоуглового нейтронного рассеяния на образце полидисперсной популяции везикул на базе фосфолипидов в тяжелой воде.

Сведения об авторах

Alexey Gennadyevich Soloviev, Объединенный институт ядерных исследований

старший научный сотрудник сектора методов моделирования физических процессов и анализа данных наблюдений Лаборатории информационных технологий имени М.Г. Мещерякова, кандидат физико-математических наук

Tatiana Mikhailovna Solovjeva, Объединенный институт ядерных исследований

старший научный сотрудник сектора разработки математического обеспечения на базе больших программных комплексов и средств визуализации данных Лаборатории информационных технологий имени М.Г. Мещерякова, кандидат физико-математических наук

Konstantin Valeryevich Lukyanov, Объединенный институт ядерных исследований; Государственный университет "Дубна"

старший научный сотрудник сектора методов моделирования физических процессов и анализа данных наблюдений Лаборатории информационных технологий имени М.Г. Мещерякова;
доцент Института системного анализа и управления, кандидат физико-математических наук

Elena Valerievna Zemlyanaya, Объединенный институт ядерных исследований

начальник сектора расчетов сложных физических систем Лаборатории информационных технологий имени М.Г. Мещерякова;
профессор Института системного анализа и управления, доктор физико-математических наук

Литература

1. Butenko Yu.A., Marov D.M., Nechaevskiy A.V., Streltsova O.I., Rahmonov I.R., Bashashin M.V. Development of a Virtual Research Environment for Modeling Physical Processes on the HybriLIT Platform in Systems Based on Josephson Junctions. Modern Information Technologies and IT-Education. 2020;16(3):633-642. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.25559/SITITO.16.202003.633-642
2. Balashov N.A., Kutovskiy N.A., Sokolov I.A. Data Visualization in Cloud Service for Scientific Computations. Modern Information Technologies and IT-Education. 2021;17(1):109-115. https://doi.org/10.25559/SITITO.17.202101.733
3. Soloviev A.G., Solovjeva T.M., Ivankov O.I., Soloviov D.V., Rogachev A.V., Kuklin A.I. SAS program for two-detector system: seamless curve from both detectors. Journal of Physics: Conference Series. 2017;848:12-20. https://doi.org/10.1088/1742-6596/848/1/012020
4. Balashov N., Bashashin M., Kuchumov R., Kutovskiy N., Sokolov I. JINR Cloud Service for Scientific and Engineering Computations. Modern Information Technologies and IT-Education. 2018;14(1):61-72. https://doi.org/10.25559/SITITO.14.201801.061-072
5. Soloviev A.G., Solovjeva T.M., Lukyanov K.V. Deployment of a Web Application for Fitting Experimental Data at the JINR Cloud Infrastructure. Physics of Elementary Particles and Atomic Nuclei. 2024;55(3):627-631. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: FMOPBV
6. Balashov N., Kutovskiy N., Priakhina D., Sokolov I. Evolution and Perspectives of the Service for Parallel Ap-plications Running at JINR Multifunctional Information and Computing Complex. EPJ Web of Conferences. 2020;226:03002. https://doi.org/10.1051/epj-conf/202022603002
7. Soloviev A.G., Murugova T.N., Islamov A.N., Kuklin A.I. FITTER. The package for fitting a chosen theoretical multiparameter function through a set of data points. Application to experimental data of the YuMO spectrometer. Journal of Physics: Conference Series. 2012;351:012027. https://doi.org/10.1088/1742-6596/351/1/012027
8. Zemlyanaya E., Kiselev M., Lukyanov K., Popov I., Turapbay K. Online interface for investigation of the structure of phospholipidic vesicular systems by the small angle scattering data analysis within the frame of the separated form factors model. Sistemnyj analiz v nauke i obrazovanii = System Analysis in Science and Education. 2017;(4):1-10. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: NRYDRZ
9. Adam G., Bashashin M., Belyakov D., Kirakosyan M., Matveev M., Podgainy D., Sapozhnikova T., Streltsova O., Torosyan Sh., Vala M., Valova L., Vorontsov A., Zaikina T., Zemlyanaya E., Zuev M. IT-ecosystem of the HybriLIT heterogeneous platform for high-performance computing and training of IT-specialists. CEUR Workshop Proceedings. 2018;2267:638-644. Available at: https://ceur-ws.org/Vol-2267/638-644-paper-122.pdf (accessed 15.05.2024).
10. Korenkov V.V., Podgainy D.V., Streltsova O.I. Educational program on HPC technologies based on the heterogeneous cluster HybriLIT (LIT JINR). Modern Information Technologies and IT-Education. 2017;13(4):141-146. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.25559/SITITO.2017.4.633
11. Baranov A.V., Balashov N.A., Kutovskiy N.A., Semenov R.N. JINR cloud infrastructure evolution. Physics of Particles and Nuclei Letters. 2016;13(5):672-675. https://doi.org/10.1134/S1547477116050071
12. Kiselev M.A. Methods for investigation of lipid nanostructures at neutron and synchrotron sources. Physics of Elementary Particles and Atomic Nuclei. 2011;42(2):578-635. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: GEXNTI
13. Kiselev M.A., Zemlyanaya E.V., Zhabitskaya E.I., Bashashin M.V., Ivankov O.I. Investigation of the Possibilities of Analysis of the Vesicular Structure of PTNS-Based Nanodrugs Using the Small-Angle Neutron Scattering Data. Poverkhnost'. Rentgenovskie, Sinkhrotronnye i Neitronnye Issledovaniya. 2023;(1):3-8. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.31857/S1028096023010119
14. Kiselev М.А., Zemlyanaya E.V., Aswal V.K., Neubert R.H.H. What can we learn about the lipid vesicle structure from the small-angle neutron scattering experiment? European Biophysics Journal. 2006;35(6):477-493. https://doi.org/10.1007/s00249-006-0055-9
15. James F., Roos M. Minuit: A System for Function Minimization and Analysis of the Parameter Errors and Correlations. Computer Physics Communications. 1975;10(6):343-367. https://doi.org/10.1016/0010-4655(75)90039-9
16. 15 Valls X., Moneta L., Amadio G., Tsang A. New developments in the ROOT fitting classes. EPJ Web of Con-ferences. 2019;214:05043. https://doi.org/10.1051/epjconf/201921405043
17. Dean J., Ghemawat S. MapReduce: simplified data processing on large clusters. Communications of the ACM. 2008;51(1):107-113. https://doi.org/10.1145/1327452.1327492
18. Brun R., Rademakers F. ROOT An Object-Oriented Data Analysis Framework. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 1997;389:81-86. https://doi.org/10.1016/S0168-9002(97)00048-X
19. Solovjeva T.M., Soloviev A.G. Comparative study of the effectiveness of PROOF with other parallelization methods implemented in the ROOT software package. Computer Physics Communications. 2018;233:41-43. https://doi.org/10.1016/j.cpc.2018.06.020
20. Solovjeva T.M. Analysis of the effectiveness of various methods for parallelizing data processing implemented in the ROOT package. CEUR Workshop Proceedings. 2021;3041:393-396. Available at: https://ceur-ws.org/Vol-3041/393-396-paper-72.pdf (accessed 15.05.2024).
21. Amadio G., Bockelman B., Canal P., Piparo D., Tejedor E., Zhang Z. Increasing Parallelism in the ROOT I/O Subsystem. Journal of Physics: Conference Series. 2018;1085(3):032014. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1085/3/032014
22. Riley D., Jones C. Multi-threaded Output in CMS using ROOT. EPJ Web of Conferences. 2019;214:02016. https://doi.org/10.1051/epjconf/201921402016
23. Amadio G., Canal P., Guiraud E., Piparo D. Writing ROOT Data in Parallel with TBufferMerger. EPJ Web of Conferences. 2019;214:05037. https://doi.org/10.1051/epjconf/201921405037
24. Londoño O.M., Tancredi P., Rivas P., Muraca D., Socolovsky L.M., Knobel M. Small-Angle X-Ray Scattering to Analyze the Morphological Properties of Nanoparticulated Systems. In: Sharma S. (eds.) Handbook of Materials Characterization. Cham: Springer; 2018. p. 37-75. https://doi.org/10.1007/978-3-319-92955-2_2
25. Soloviev A., Solovjeva T., Lukyanov K. Deployment of a Web Application for Fitting Experimental Data at the JINR Cloud Infrastructure. Physics of Particles and Nuclei. 2024;55:489-491. https://doi.org/10.1134/S1063779624030808
Опубликована
2024-10-15
Как цитировать
SOLOVIEV, Alexey Gennadyevich et al. Веб-интерфейс на базе облачной инфраструктуры ОИЯИ для фитирования экспериментальных данных малоуглового рассеяния с использованием инструментов пакета ROOT. Современные информационные технологии и ИТ-образование, [S.l.], v. 20, n. 3, p. 590-601, oct. 2024. ISSN 2411-1473. Доступно на: <http://sitito.cs.msu.ru/index.php/SITITO/article/view/1093>. Дата доступа: 08 jan. 2026 doi: https://doi.org/10.25559/SITITO.020.202403.590-601.
Форматы библиографических ссылок
Выпуск
Том 20 № 3 (2024): Современные информационные технологии и ИТ-образование
Раздел
Параллельное и распределенное программирование, грид-технологии
Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Редакционная политика журнала основывается на традиционных этических принципах российской научной периодики и строится с учетом этических норм работы редакторов и издателей, закрепленных в Кодексе поведения и руководящих принципах наилучшей практики для редактора журнала (Code of Conduct and Best Practice Guidelines for Journal Editors) и Кодексе поведения для издателя журнала (Code of Conduct for Journal Publishers), разработанных Комитетом по публикационной этике - Committee on Publication Ethics (COPE). В процессе издательской деятельности редколлегия журнала руководствуется международными правилами охраны авторского права, нормами действующего законодательства РФ, международными издательскими стандартами и обязательной ссылке на первоисточник.
Журнал позволяет авторам сохранять авторское право без ограничений. Журнал позволяет авторам сохранить права на публикацию без ограничений.
Издательская политика в области авторского права и архивирования определяются «зеленым цветом» в базе данных SHERPA/RoMEO.
Все статьи распространяются на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная, которая позволяет другим использовать, распространять, дополнять эту работу с обязательной ссылкой на оригинальную работу и публикацию в этом журналe.