BES软件发展与现状 刘怀民 (liuhm@ihep.ac.cn) 高能物理计算与软件会议 东莞，2016/6/6

软件的地位与作用 照相 （镜头/快门） 洗相（暗室/显影/定影） 看相 2

（加速器） 探测器 电子学 触发 在线 硬件 数据 软件 (桥梁) 刻度 重建 工具 框架 结果 物理 模拟 刻度 重建 工具 框架 结果 物理 3

BES τ- charm physics (Ecm=2-5GeV) 1985-1995 1995-2003 2003-2023 BEPC BEPC BEPCII L cm2/s 1030 1031 1033 BESI BESII BESIII σp/p 1.8% 1.8% (MDCII) 0.5% σxy(μ) 210 210 130 σE/E 24% 22% 2% σT( ps) 360 180 (TOFII) 70 J/Ψ(M) 8 58 1300 (10000)

BES Software MARKIII … BESI BESII BESIII MOAN … DRUNK DRUNK BOSS GASP … SOBER SIMBES BOOST EGS … EGS GEANT3 GEANT4 F(M)ORTRAN… FORTRAN FORTRAN C++ 1980s 1980s 1990s 2000s 唉声叹气 半醉半醒 昂首阔步

BESIII Offline Software System (BOSS) EVTGEN GEANT4 ROOT GAUDI 开发期 2003-2008 调试应用期 2009-2016 BESIII 物理文章 ~ 130 篇 Robust/Reliable

BESIII软件开发2003-2008 2003年探测器硬件设计基本完成 框架软件-GAUDI 3-4 模拟软件-GEANT4 5-6 每子探测器 1 重建软件-借鉴 7-8 每子探测器 1-2 工具软件-继承 2-3 人员80%新手，20%经验

BESIII软件调试 2009- 2009年BESIII物理取数 离线刻度重建调试 模拟工具软件调试 2009底数据刻度结果显示探测器达到设计指标

模拟与数据差别 - 系统误差的主要来源 2010 2016 2018? _____________________________________________ 单径迹重建效率 ~2% ~1% ~0.5% 单粒子鉴别效率 ~2% ~1% ~0.5% 单光子重建效率 ~1% 0.5-1% ~0.5% （采用数据修正：CHARM组实现 PID/Tracking <0.5%) εdata/εMC-1

Publications in 2010 Observation of a ppbar mass threshold enhancement in Ψ′→ππJ/Ψ (J/Ψ → γppbar) decay, Chinese Physics C, 2010, 34 (4) Branching fraction measurements of Χc0 and Χc2 to π0π0 and ηη, Phys. Rev. D 81, 062005 (2010) Measurements of hc (1P1) in Ψ′ decays, Phys. Rev. Lett. 104, 132002 (2010)

软件质量 功能性指标 性能指标(运行性能/物理性能) 易用性/可扩展性 规范性

BESIII MC Software BOOST Project BESIII Object Oriented Simulation Tool (proposal: August, 2002) BES MC Software Evolution BESI BESII BESIII SOBER SIMBES BOOST EGS G3 G4 1980s 1990s 2000s 12

BOOST architecture Event GENBES Generator Geometry Geant4 Tracking Detector Digitization Response Raw data MC truth HepEvt format Hit objects 13

软件改进 – 提升探测指标/降低系统误差 重建/刻度算法 – 精细研究 是否还有提升空间？ 重建/刻度算法 – 精细研究 是否还有提升空间？ MDC：低动量径迹重建效率，dE/dx EMC：低能光子探测效率，分辨，能损修正 TOF: 强子二次修正 MUC：磁场效应 探测器模拟机制 – 精细调试 能否进一步缩小差别？ MC-tuning: 桶部/端盖分开，正负径迹分开 MDC：MC/data差别 < 1% (p<0.1GeV），径迹质量 PID： MC/data差别 < 1% (p>0.8GeV） EMC: MC/data差别 < 1% (E<0.1GeV）

BESIII软件改进 PID (TOF + dE/dx ) 孙胜森/朱凯 TOF二次刻度/强子修正/MC tuning，BOSS664p04 dE/dx模拟分bin研究，数据/MC差异 ~2% p>0.7GeV EMC 刘春秀/季晓斌等 TOF能损修正(角度相关) 高能量点电子学饱和效应的模拟 MDC 袁野/伍灵慧/张瑶等 Tuning 方法改进，丝分辨分区，正负电荷分开， 系统误差 > 1%, （低动量，大角度）

BESIII软件新方法/新功能 MDC中使用HOUGH变换寻迹 改善低动量粒子重建效率（+ PAD+ TSF） 事例过滤/分类使用TAG 节省盘空间，提高物理分析速度 数据分析中多输入流方法 满足用户需求

BESIII软件升级 – 硬件升级的要求 MRPC探测器2015夏季安装，2016投入运行 CGEM探测器预期2018安装，2019投入运行？ 模拟/重建/刻度软件的开发与调试 软件框架/数据结构的修改 确保物理分析的及时使用

MRPC软件准备 2014-2015 (孙胜森/安芬芬) 模拟/刻度/重建 软件在新的软件框架下运行良好 测试模块性能指标符合预期（分辨~55ps，效率~95%）

MRPC -孙胜森 Spring P&S WS 2016 Time Resolution >96% Efficiency Hit Position Module number Strip number >96% Efficiency 满足MRPC全面升级后的数据处理和物理分析 (新的软件版本 BOSS 7.0.0 兼容旧探测器结构) 19

CGEM软件开发进展 (伍灵慧/王亮亮) 模拟软件Geant4+Garfield 实现CGEM/MDC外室的联合重建 实现CGEM自寻迹 数值化模拟/重建 硬件进展（μTPC)

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计算环境 – 数据处理与分析 IHEP现有计算资源：CPU/5000 cores，ST/5 PB 超负荷运行，作业量巨大 整合BESIII合作组计算资源 建立分布式计算环境 （张晓梅报告） 加快物理成果的产出

BESIII数据处理与管理 (邓子艳报告) 数据产生 实验数据刻度/重建 / 二次重建/ MC数据产生/重建 离线刻度 MDC dE/dx T0 TOF EMC MUC 版本升级 数据质量检查 配合在线组/物理组/计算中心的检查与反馈

Summary BESIII软件从无到有,准备充分,配合高效 软件性能满足物理需求,及时应用于物理分析 锻炼了队伍,培养了人材

谢谢