BES软件发展与现状 刘怀民 高能物理计算与软件会议 东莞，2016/6/6

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1 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

2 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

3 （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

4 BES τ- charm physics (Ecm=2-5GeV)
BEPC BEPC BEPCII L cm2/s BESI BESII BESIII σp/p % % (MDCII) % σxy(μ) σE/E % % % σT( ps) (TOFII) J/Ψ(M) (10000)

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

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

7 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

8 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

9 模拟与数据差别 - 系统误差的主要来源 ? _____________________________________________ 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% （采用数据修正：CHARM组实现 PID/Tracking <0.5%) εdata/εMC-1

10 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, (2010) Measurements of hc (1P1) in Ψ′ decays, Phys. Rev. Lett. 104, (2010)

11 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

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

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

14 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）

15 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）

16 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

17 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

18 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%）

19 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 兼容旧探测器结构) 19

20 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)

21 From WANG Liangliang

22 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

23 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

24 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

25 谢谢