Bolsa de TT-V em Engenhaira de Software Aplicada a Física

Level 5-Technical Training Fellowship in Software Engineering Applied to Physics

Nº: 3071

Área de conhecimento: Física

Field of knowledge: Physics

Nº do processo FAPESP: 2019/00413-0

FAPESP process: 2019/00413-0

Título do projeto: Projeto do High-Level Trigger para a Fase II da Atualização do CMS

Project title: High-Level Trigger Design for the CMS Phase-II Upgrade

Área de atuação: Física / Software

Working area: Physics / Software

Quantidade de vagas: 1

Number of places: 1

Pesquisador principal: Thiago Tomei

Principal investigator: Thiago Tomei

Unidade/Instituição: SPRACE-Unesp

Unit/Instituition: SPRACE-Unesp

Data limite para inscrições: 30/08/2019

Deadline for submissions: 2019-08-30

Publicado em: 07/08/2019

Publishing date: 2019-08-07

Localização: Rua Dr. Bento Teobaldo Ferraz, 271, Barra Funda, São Paulo

Locale: Rua Dr. Bento Teobaldo Ferraz, 271, Barra Funda, São Paulo

E-mail para inscrições: Thiago.Tomei@sprace.org.br

E-mail for proposal submission: Thiago.Tomei@sprace.org.br

  • Resumo Summary

    O Centro de Pesquisa e Análise de São Paulo (SPRACE) dedica-se ao estudo de diferentes aspectos da Física de Altas Energias (HEP) – o campo da física que explora as partículas elementares, que são os constituintes fundamentais da matéria, e suas interações. Nós também estamos envolvidos no desenvolvimento de importantes spin-offs que ultrapassam os limites da HEP, particularmente nos campos de computação de alto desempenho e instrumentação científica.

    Estamos buscando engenheiros de software altamente qualificados para trabalhar no desenvolvimento do sistema de aquisição de dados para a atualização da Fase II do experimento Compact Muon Solenoid (CMS). O CMS é um dos experimentos que analisam dados do CERN Large Hadron Collider (LHC), o acelerador de partículas mais avançado em operação. O candidato escolhido deverá trabalhar en colaboração com o Núcleo de Computação Científica (NCC) da Universidade Estadual Paulista (Unesp). 

    Descrição do trabalho 

    O experimento CMS é equipado com um sistema de aquisição de dados projetado para inspecionar as informações do detector na frequência de cruzamento do LHC (40 MHz) e selecionar eventos para arquivamento e posterior análise. O sistema é dividido em um Gatilho de Nível 1 (L1T), um dispositivo baseado em FPGA projetado para reduzir a taxa de eventos aceitos para processamento para menos de 100 kHz; e um Gatilho de Alto Nível (HLT), um centro de processamento de dados que paraleliza e executa de maneira assíncrona um conjunto de algoritmos projetados para reduzir a taxa provinda do L1T de 100 kHz para uma saída final de aproximadamente 1 kHz. 

    O High-Luminosity LHC, uma proposta de atualização do LHC, implicará um aumento de 20 vezes na quantidade de dados produzidos, elevando as taxas esperadas do L1T e HLT para ~750 kHz e ~7,5 kHz, respectivamente. A arquitetura atual do HLT para essas condições não é escalável de maneira aceitável se a execução ocorrer em um centro de processamento de dados padrão, composto de servidores comuns equipados com CPUs. Uma abordagem alternativa é o uso de técnicas de computação heterogênea, identificando partes do código do HLT que podem funcionar de forma eficiente em “aceleradores” (principalmente GPUs) e adaptando-as para a nova arquitetura. 

    O candidato escolhido deverá:

    • Participar de modo geral na atualização do código do HLT para a Fase II;
    • Identificar e adaptar os algoritmos do HLT mais compatíveis com GPUs;
    • Participar da otimização dos algoritmos, tanto em termos de eficiência quanto de velocidade;
    • Trabalhar em um conjunto de validação para os algoritmos adaptados;
    • Integrar os algoritmos na estrutura de software existente usada pelo experimento;
    • Estar disponível para viagens esporádicas ao CERN. 

    Requisitos 

    O candidato escolhido deve ter, pelo menos, um Ph.D. em Ciência da Computação/Engenharia de Software, ou um B.Sc. e pelo menos cinco anos de experiência no setor. 

    As habilidades e qualificações que estamos procurando incluem, mas não estão restritas a:

    • Excelentes habilidades de liderança e comunicação;
    • Forte conhecimento em programação orientada a objetos;
    • Forte conhecimento em programação multithread e thread-safe;
    • Forte conhecimento em desenvolvimento de software para GPUs;
    • Alguma experiência em problemas de reconhecimento de padrões;
    • Alguma experiência em computação de alto desempenho / alto rendimento;
    • Proficiência em C++ moderno (pelo menos C++11);
    • Proficiência na língua inglesa;
    • Experiência em Python, tanto em 2.7 quanto em 3.X;
    • Forte motivação para participar de projetos desafiadores de P&D. 

    Experiência anterior sobre os seguintes assuntos são consideradas um bônus:

    • Técnicas de Aquisição de Dados;
    • Física Experimental de Alta Energia. 

    Detalhes da vaga

    A vaga é patrocinada pela FAPESP, uma fundação financiada pelo contribuinte do Estado de São Paulo, com a missão de apoiar a pesquisa científica e tecnológica por meio de Bolsas e Auxílios a Pesquisa que contemplam todas as áreas do conhecimento. Este projeto tem uma duração inicial de catorze meses. 

    O valor da bolsa mensal é estabelecido de acordo com as qualificações acadêmicas e com a experiência do candidato, conforme as diretrizes da FAPESP. Esta vaga é financiada através de uma Bolsa de Treinamento Técnico V, com valor anual de R$ 88.468,80. As inscrições devem ser dirigidas ao Prof. Thiago Tomei, com a palavra “HLT-TT5” no linha de Assunto. 

    Prazo para inscrição 

    O prazo para inscrição é até 30 agosto de 2019. Reservamos-nos o direito de não apontar nenhum candidato e continuar a busca após a data de encerramento. Somente candidatos pré-selecionados serão contatados e devem estar disponíveis para uma entrevista. 

    Princípios

    O SPRACE está comprometido com os princípios da igualdade de oportunidades, inclusão e diversidade. As mulheres seguem sub-representadas nas áreas de Ciência, Tecnologia, Engenharia e Matemática e encorajamos a sua inscrição para as vagas do SPRACE. Encorajamos as inscrições de de candidatos qualificados de qualquer orientação sexual e pertencentes a minorias.

    The São Paulo Research and Analysis Center (SPRACE) is dedicated to the study of different aspects of High-Energy Physics (HEP) – the field of physics that explores the elementary particles, which are the fundamental constituents of matter, and their interactions. We are also involved in the development of important spin-offs that go beyond the boundaries of HEP, particularly in the fields of high-performance computing and scientific instrumentation. 

    We are seeking highly qualified software engineers to work on the development of the High-Level Trigger for the Compact Muon Solenoid (CMS) Phase-II Upgrade. CMS is one of the experiments that analyze data from the CERN Large Hadron Collider (LHC), the most advanced particle accelerator in operation. The successful applicant is expected to work in close collaboration with the Center for Scientific Computing (NCC) of the São Paulo State University (UNESP), São Paulo city, Brazil. 

    Job Description 

    The CMS experiment is equipped with a Trigger and Data Acquisition System designed to inspect the detector information at the full LHC crossing frequency of 40 MHz and to select events for archiving and later offline analysis. The system is divided into a Level-1 Trigger (L1T), an FPGA-based system that is designed to reduce the rate of events accepted for further processing to less than 100 kHz; and a High-Level Trigger (HLT), an asynchronous software-based suite of algorithms designed to reduce this maximum Level-1 Accept rate of 100 kHz to a final output rate of approximately 1 kHz. 

    The High-Luminosity LHC, a proposed upgrade of the LHC, will entail a twenty-fold increase of the produced data, bringing the expected L1T and HLT rates to ~750 kHz and ~7.5kHz, respectively. The current HLT architecture for that case does not scale in an acceptable manner if running on standard clusters, composed of commodity servers with CPUs. An alternative approach is the usage of heterogeneous computing techniques, identifying parts of the code that can run efficiently on “accelerators” (mainly GPUs) and porting them to the new architecture. 

    The successful candidate is expected to:

    • Generally take part on updating the HLT code for the Phase-II;
    • Identify and port algorithms that are most compatible with GPUs;
    • Take part on the optimisation of the algorithms, both in terms of efficiency and speed;
    • Work on a validation suite for the ported algorithms;
    • Integrate the algorithms in the existing software framework used by the experiment;
    • Be available to sporadic travels to CERN. 

    Skill Requirements 

    The successful candidate must have, at least, a Ph.D. in Computer Science / Software Engineering, or a B.Sc. and at least five years of experience in the industry.

    The skills and qualifications we are looking for include, but are not restricted to:

    • Excellent leadership and communication skills;
    • Strong knowledge in object-oriented programming;
    • Strong knowledge in multithreaded and thread-safe programming;
    • Strong knowledge in software development for GPUs;
    • Some experience in pattern recognition problems;
    • Some experience in high-performance / high-throughput computing;
    • Proficiency in modern C++ (at least C++11);
    • Proficiency in English;
    • Experience in Python, both 2.7 and 3.X;
    • Strong motivation to participate in challenging R&D projects.

    Earlier experiences on the following subjects are considered a bonus:

    • Data Acquisition Techniques;
    • Experimental High-Energy Physics. 

    Appointment Details 

    The position is sponsored by the São Paulo Research Foundation (FAPESP), a public foundation, funded by the taxpayer in the State of São Paulo, with the mission to support research projects in higher education and research institutions in all fields of knowledge. This appointment is initially for fourteen months. 

    The monthly income is established accordingly to the academic qualifications and previous experience of the candidate, as per the FAPESP guidelines. This position qualifies for a Level five Technical Training Fellowship (TT-V), with a yearly income of 88,468.80 BRL, roughly equivalent to 23,500 USD. In general, the income will be compatible to the equivalent level of a fellowship from the São Paulo Research Foundation (FAPESP). 

    Applications should be addressed to Prof. Thiago Tomei, with the word “HLT-TT5” in the Subject line. 

    Deadline for Application

    The deadline is 2019-08-30. We reserve the right not to make an appointment and continue searching after the closing date. Only shortlisted candidates will be contacted. Shortlisted candidates must be available for an interview. 

    Principles 

    SPRACE is committed to the principles of equal opportunity, inclusivity, and diversity. Women remain underrepresented in STEM careers and we encourage their application for SPRACE positions. We welcome applications from qualified candidates with any sexual orientation and members of minority groups.