Le sujet principal de cette réunion développeur était une présentation concernant le contrôle-commande du vide dans l’expérience VIRGO, mais elle a aussi été l’occasion de présenter Nicolas Loizeau, stagiaire L3 fraîchement arrivé dans le service.

Présentation de Nicolas Loizeau

Nicolas est un stagiaire L3 issu du Magistère de Physique Fondamentale d’Orsay. Il va œuvrer pendant 6 semaines sous la direction d’Hadrien (ainsi que sous la direction scientifique non officielle de David Rousseau) à optimiser les performances de la bibliothèque de tracking ACTS.

Le tracking, c’est un traitement de données de physique des particules visant à reconstruire les traces de particules chargées dans un détecteur à partir de la mesure des points de passages de ces dernières. Le projet ACTS vise à extraire le code de tracking de l’expérience ATLAS du LHC sous la forme d’une bibliothèque C++ simplifiée dont les dépendances sont minimales (Boost, CMake et Eigen).  Cela ouvre beaucoup de possibilités :

• Donner une occasion de passer en revue ce code ancien et pas toujours parfaitement bien écrit à l’heure du HL-LHC.
• Permettre à d’autres expériences (comme FCC, CLICdp…) de réutiliser le code d’ATLAS au lieu de devoir ré-écrire le leur.
• Permettre la coopération avec des programmeurs d’autres horizons comme la communauté du Machine Learning.
• Faciliter l’utilisations d’outils de développement standards qui ne s’intègrent pas forcément facilement à l’environnement de compilation/exécution extrêmement complexe d’ATLAS.

Nicolas va travailler sur le code de propagation des paramètres de traces, utilisé lorsqu’on a fait une hypothèse sur la présence d’une particule dans le détecteur, et souhaite valider ou invalider cette hypothèse en simulant le déplacement de cette particule supposée tout en cherchant des traces de son passage dans le détecteur.

Plus précisément, il va essayer de reprendre un effort visant à remplacer un ancien code ATLAS incompréhensible par une version plus lisible et mieux préparée pour la vectorisation, basée sur la bibliothèque d’algèbre linéaire Eigen. Le but est de comprendre pourquoi cette version est actuellement 2.5x plus lente que l’original alors qu’on s’attendrait à ce qu’elle soit aussi rapide, voire plus du fait d’une meilleure utilisation des capacités de calcul vectoriel du processeur.

Contrôle-commande du vide dans Advanced Virgo

Contexte

Eric Jules a présenté dans cette réunion, via quelques transparents, le statut actuel du contrôle-commande du vide dans Advanced Virgo.

Pour rappel, Virgo est un interféromètre de Michelson géant situé en Italie (près de Pise), et dont la fonction est de détecter des ondes gravitationnelles, phénomènes astrophysiques générés par le mouvement accéléré d’objets très massifs (ex: fusion de trous noirs, explosion de supernova…).

Cet interféromètre a été construit dans les années 90, et le LAL avait alors contribué au développement de son enceinte à vide. Depuis 2008, un nouveau projet, Advanced Virgo, vise à revoir la conception du détecteur afin d’optimiser sa sensibilité. Ce projet très ambitieux nécessite d’agir sur de nombreux points, dont le contrôle-commande de l’enceinte à vide.

Il faut ici comprendre qu’avec 7200 m³ de vide, Advanced Virgo possède le 3e plus grand volume sous vide au monde, les deux premiers étant ceux du détecteur d’ondes gravitationnelles concurrent LIGO aux États-Unis.

Projet

L’objectif de l’équipe contrôle-commande du LAL est ici de produire les racks de contrôle des stations de pompage. Ces derniers ont des fonctions très diverses, qu’on peut retrouver sur le transparent 9 de la présentation. La plus évidente est de permettre la surveillance de la machine et le contrôle de cette dernière, en local et à distance. Mais il s’agit aussi d’assurer la sécurité des machines et des personnes, et de détecter des incidents de service importants comme le passage d’une personne dans les couloirs de l’interféromètre pendant une mesure (qui perturbe cette dernière).

Deux modèles d’automates ont été testés, un produit par Siemens et l’autre par Beckhoff. L’automate Beckhoff a été retenu pour ses performances supérieures (se traduisant par une meilleure réactivité) et sa meilleure compatibilité électromagnétique (sa connectique étant mieux blindée).

Au niveau des frameworks de contrôle-commande, l’équipe avait d’abord pensé à PVSS, qui est utilisé pour le contrôle de la cryogénie du calorimètre à argon liquide d’ATLAS, et à Panorama E², qui est utilisé sur PHIL. Mais ces deux logiciels sont onéreux et uniquement disponibles sous Windows, ce qui ne rentrait pas dans les contraintes de la collaboration Virgo.

Le choix s’est donc finalement porté sur TANGO Controls, framework notamment utilisé par la plupart des sources de rayonnement synchrotron d’Europe. Le LAL n’avait alors pas beaucoup d’expertise concernant cet environnement, mais venait de recruter une personne originaire du synchrotron SOLEIL, où il est largement utilisé. De plus, c’est aussi le framework de contrôle-commande prévu pour ThomX. Pour toutes ces raisons, après de longs débats, TANGO a été adopté.

Statut

15 stations de pompage ont été mises en service en 3 ans, sur un total prévu de 31 stations. Il reste 3 sous-systèmes à interfacer, correspondant aux 16 stations restantes.

Une des difficultés est l’interaction avec l’infrastructure de contrôle-commande existante, issue des systèmes Virgo originaux, que l’on essaie de moderniser au passage. On y trouve ainsi des traces du protocole d’acquisition de données CM, développé au LAL il y a bien longtemps, et du système de supervision SU alors développé par Christian Arnault. Cette infrastructure n’est malheureusement plus si jeune, et n’a pas suivi les évolutions du matériel, donc communiquer avec elle est parfois laborieux.

Une autre est la question des alarmes, qui a été peu étudiée par le projet Virgo lors de l’établissement du cahier des charges. On n’a pas, par exemple, d’envoi automatique de SMS pour signaler les problèmes comme ça a été fait dans ATLAS, il faut regarder périodiquement l’état du système manuellement.

L’interaction avec le projet Virgo est aussi difficile, au point qu’ils ont récemment retiré un financement initialement prévu pour les travaux de contrôle-commande. Pour cette raison, le sous-systèmes des tubes (bras de l’interféromètre) devra être fait à minima, sans certaines fonctionnalités initialement prévues comme l’installation de systèmes de climatisations pour contrôler la qualité de l’air dans les racks de contrôle et éviter certains problèmes comme l’oxidation des connecteurs.

Vu le climat actuel des relations entre le LAL et le projet, il est probable que tout le travail ne soit pas fait à terme. Les 12 stations pompages des tubes seront probablement mises en service, mais pour les 4 restantes… ce sera sans doute difficile.

Malgré ça, l’expérience Advanced Virgo est déjà entrée en phase de commissioning. On ne sait pas trop comment ils font, en commandant manuellement les machines sans passer par des automates peut-être ?