Definizione del DC04 Attivita di simulazione e ricostruzione per il DC04 Stato di Famos Passaggio da...
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Definizione del DC04Definizione del DC04Attivita’ di simulazione e ricostruzione per il Attivita’ di simulazione e ricostruzione per il
DC04DC04Stato di FamosStato di Famos
Passaggio da Objectivity a RootPassaggio da Objectivity a Root
Lucia SilvestrisINFN-Bari
Definizione del DC04Definizione del DC04
17 Gennaio 200317 Gennaio 2003 DC04 e stato di FamosDC04 e stato di Famos L. SilvestrisL. Silvestris 3
5%, 25%, DC04…5%, 25%, DC04…
In the LHCC Milestone it is defined as a 5% Challenge– But that is 5% of 1034 running, or 25% of 2x1033 (Startup)– In any case it represents a factor 4 over Spring 2002,
consistent with the goal of doubling complexity each year to reach a full-scale (for LHC startup) test by Spring 2006
– Call it DC04 (And the others DC05, DC06) to get over the % confusion
More importantly, – Previous challenges have mostly been about doing the
Digitization• (With good reason, it is complex)
– This one will concentrate on the reconstruction, data distribution and early analysis phase
• Move the issue of “Analysis Model” out of the classroom and into the spotlight
D. Stickland, CPT annual reviewD. Stickland, CPT annual review
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Two Phases: Phase ITwo Phases: Phase I
Phase I: Pre-Challenge (Must be successful)– Large scale simulation (with Geant4) and digitization– Will prepare the samples for the challenge– Will prepare the samples for the Physics TDR work to get fully
underway– Progressive shakedown of tools and centers
• All centers taking part in challenge should participate to pre-challenge
– The Physics TDR and the Challenge depend on successful completion
• Ensure a solid baseline is available, worry less about being on the cutting edge
Pre-challenge will start in Summer (July/August) 2003
D. Stickland, CPT annual reviewD. Stickland, CPT annual review
Digitization
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Two Phases : Phase IITwo Phases : Phase II
Phase II: Challenge (Must be able to fail)
– Reconstruction at “T0”– Distribution to “T1s”
• Subsequent distribution to “T2s”– Assign “streams” and “analyses” to people at T1 and T2
centers• Some will be able to work entirely within one center• Others will require analysis of data at multiple-centers• GRID tools tested for data movement and job migration
– Not a feeding frenzy, but not just “production”. Users engaged.
D. Stickland, CPT annual reviewD. Stickland, CPT annual review
Reconstruction
L’attivita di simulazione e ricostruzione per il L’attivita di simulazione e ricostruzione per il DC04DC04
17 Gennaio 200317 Gennaio 2003 DC04 e stato di FamosDC04 e stato di Famos L. SilvestrisL. Silvestris 7
OSCAR & DC04OSCAR & DC04
Towards a fully functional program for the DC04
Needs to be ready in Summer 2003 Present OSCAR2 situation
OSCAR2.1.0– Based on the Mantis toolkit/ framework
integration/COBRA7 prerelease available/ full release in 2 weeks– All detectors included– Based on DDD for the geometry (validated)– Not yet all functionality in place PRS groups will have to
provide • SimTrack selection: What information you want to keep• User limits/tracking & production cuts Validation
– SimHits persistent – Using GEANT4 4.1.p01 version
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OSCAR & DC04OSCAR & DC04
External Constraints
GEANT4 version 4.1– December GEANT4 version 5.0– January GEANT4 version 5.0+ with ‘cuts per volume’ Presently we have ‘cuts per material’
Full synchronization with ORCA needs ORCA to use the DDD
for the geometry and corresponding sensitive detector scheme Expected by December/January, see below
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OSCAR_2 plans (detail)OSCAR_2 plans (detail)
OSCAR_2_0_0_pre1 – Based on COBRA_6_3_1_pre6– Early week 11.11.02
OSCAR 2_0_0– Based on COBRA_6_3_1– Early week 18.11.02
OSCAR 2_1_0_pre1 i.e. COBRA with ROOT– Based on COBRA_7_0_0_pre?– Early week 18.11.02
OSCAR 2_1_0– Based on COBRA_7_0_0 ?– By 13.12.02 ?
OSCAR 2_1_1_pre1– Starting 15.01.03
Aggressive schedulebut necessary
Production set-up testswith OSCAR 2_1_0_pre1
Physics/response validationwith OSCAR 2_1_0
Il Tracker sta lavorando su questa versione..Il Tracker sta lavorando su questa versione..
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OSCAR in 2003OSCAR in 2003
Developing OSCAR2.1.0 in 2003 first quarter of 2003
Start of mini-productions to stress-test, validate &– Compare with CMSIM 1.2.5/1.2.6+
Testbeam data (2002 and earlier)– Tracker and HCAL started already, ECAL coming
Full PRS Physics Validation EffortTransition to cuts per region (January/February)Implement present HF shower data base
(January/February?)Detailed magnetic field check (March 2003?)
– Optimize field parametrization, check geometrical correspondance, visualization,XML Ready by March 2003
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OSCAR in 2003OSCAR in 2003
Further development before summer 2003 second quarter of 2003
Performance improvement (time/event ~ CMSIM/now ~2x slower)
Include regression tests, control histograms, OVALStore MetadataInteractivity Additional visualization requirements Generator particles, SimTracks, SimHits, Sensitive Detectors, Magnetic Field,… GEANT4 based HF libraryForward Detectors & Final beampipeUsing HepMC for events? Aim for summer 2003
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DC04 & ORCADC04 & ORCA
• Identify now what is missing for “baseline”Identify now what is missing for “baseline”
•geometry handlinggeometry handling
•magnetic field & propagationmagnetic field & propagation
•calibration & alignmentcalibration & alignment
•need a list of issues from each subsystemneed a list of issues from each subsystem
–reconstruction algorithmsreconstruction algorithms
–level of details for digitization & reconstructionlevel of details for digitization & reconstruction
• • Uniform interface to similar objectsUniform interface to similar objects
• • Persistency for default physics objects (Mechanism)Persistency for default physics objects (Mechanism)
•persistency for user-defined classespersistency for user-defined classes
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ORCA plans end 2002 begin 2003ORCA plans end 2002 begin 2003
Nov/02 • discussion with PRS• ROOTified version ORCA 7.0.0• SIMHIT persistency in COBRA/ProFound
Dec/02 – Jan/03• geometry from DDD operational (RZ kept)• magnetic field from XML and RZ• SIMHIT access uniform among subsystems
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ORCA plans 2003ORCA plans 2003
1st quarter 2003• uniform DIGI access• new propagator – no more GEANT3• store misaligned / miscalibrated DIGIs• review with PRS DIGI step fully in place
2nd quarter 2003• dispatching of calibration/alignment events
(mechanism)• calibration database (real or fake) access• digitization at “baseline” software level• update of persistency to baseline technology• persistency of ANALYSIS-OBJECTS (AO)
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ORCA ORCA
3rd quarter 2003• update reconstruction algorithms• first version of calibration/alignment jobs• distributed access to AOD• first version of analysis jobs (tasks and code)• creation & distribution of event streams
operational
4th quarter 2003• calibration/alignment jobs ready• review and finalize analysis jobs (tasks, not code)• finalize “baseline” reconstruction algorithms,
event streams• finalize “baseline” AOD
9 January 2004: ORCA READY
Stato di FamosStato di Famos
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Structure of FAMOS nowStructure of FAMOS now
COBRA
ORCA
Generatorto Analysis
ORCAInterface
DDD
FamosGeneric
Examples
TTrackBuilder
FATSIM
FTsim
FastMuonLvl1Trigger
G2ATracker
FamosManager
FamosEventReader
ExFATSIM
ExFTSim
FamosGeometryHandler
FastCalorimety
GeneratorToORCA
ExElMatching
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Simulation ChainSimulation Chain
MC 4-vector
SimHit
RecHit / Digi
Analysis object
FAMOS/ORCA
ORCA
FAMOS/ORCA
OSCAR
FAMOS/OSCAR Start with fastest modeAIM: 1000 times faster
MC 4-vector
Analysis object
100-200 sec
1-10 sec
10-100 sec
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Event handlingEvent handling
working: Stephan Wynhoff, Artur Kalinowski– Use RawHepEvent for communication– FamosEventMgr reads the GeneratorInformation– FamosEventMgr calls the simulation packages in sequence
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FamosEventMgrFamosEventMgr
normal COBRA Observero Singleton
accepts registrations of FamosSimulatorsreads RawHepEvent from DB or Pythia6, etc.
o use FakeRecReader to run without DB
gives RawHepEvent to each FamosSimulatoro currently: sequence of registrations
keeps history of RawHepEvent (after each FamosSimulator)
next: provide geometry from DDD
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Particle & Material EffectsParticle & Material Effects
working: Dave BaileyWritten
– Multiple Scattering– Pair Production– Bremsstrahlung– dE/dx– Long-lived particle decays
In Progress– Gflash generic classes for ECAL/HCAL shower
simulation
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Material EffectsMaterial Effects
Material Effects Classes– All take RawHepEventParticle and
TrajectoryStateOnSurface• For particle ID and momentum propagated to a
surface using magnetic field– Return list (if appropriate) of RawHepEventParticle
daughters and their associate FreeTrajectoryState• To update event record and allow simple
propagation to next surface
Simulation code is re-write of Geant 3 routines– No step lengths– Just use material depth from MaterialProperties of
surfaces encountered during swim through magnetic field up to calorimeter surface.
– Constant magnetic field
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Material Effects SimulationMaterial Effects Simulation
Top– Distribution of scattering
angle for multiple scattering of 2 GeV electron
• Angle measured from incident electron direction
Bottom– Energy spectrum of Brems
photons from 28 GeV electron
• Note log scale
Multiple Scattering(2 GeV electron)
0
200
400
600
800
1000
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025Angle (Radians)
Bremsstrahlung(28 GeV electron)
1
10
100
1000
10000
0 5 10 15Radiated Photon Energy (GeV)
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TrackerTracker
working: Marco Battaglia– Tracker response/geometry
• single Tracks• Vertices• Jets
– account for resolutions and correlations– FTSim module
• extrapolate generator particle(s) to innermost detector layer
• build parameterized covariance matrix• get resolutions and smear track parameters• extrapolate back to (0,0,0), compute impact
parameters (+errors)• build RecTracks
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FTsimFTsim
Parameterize covariance matrix diagonal elements as function of p and |cos|
Covariance matrix elements: < Cjj >
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FTsimFTsim
Parameterized with – bb events– DY events
33 events/sec
or0.03 s/ev
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CalorimetryCalorimetry
Simple calorimetric clusters– ECAL – use only electrons & photons
– HCAL, VCAL – use all but muons & neutrinos
– Generate SimpleCaloCluster objects• provides energy, phi, theta, radius,
link to generator particle– Simplified geometry (hard coded frontface numbers)
working: Artur Kalinowski
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Single ElectronSingle Electron
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Z-mass ReconstructionZ-mass Reconstruction
ORCA
FAMOSPythia
mZ [GeV]
[GeV]
Pythia 91.26 1.9
ORCA 20.44 3.0
FAMOS 91.91 2.4
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MuonMuon
• Goal for FastMuon:
• reproduce full simulation results in the large N limit• high performance• fit naturally inside COBRA – ORCA framework• easy to maintain
working: Filip Moortgat
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FastMuonFastMuon
FastL1GlobalMuonTrigger
FastL3MuonReconstructorFamosEventMgr
FastMuon
FML1EfficiencyHandler
FML1PtSmearer
• L1 Muon Trigger:
• efficiency parameterized as f (, )• then PT is smeared as f (pT gen, )• then discretized into 5 bit (32 values)• object returned is a simple version of the ORCA L1MuGlobalMuonTrigger (returns 4 GMTcands)
• parameter tuning and comparison with full ORCA ongoing
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Single Muon Results (1)Single Muon Results (1)
L1 muon Pt spectrum
Red: ORCABlue: FAMOS
pt [ GeV]
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Single Muon Results (2)Single Muon Results (2)
Pt > 20 GeV
90%
pt [ GeV]
L1 turn-on curve
Red: ORCABlue: FAMOS
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Muon Level-3Muon Level-3
Read event from FAMOS event managerRun FastMuonLvl1TriggerFor accepted only:
– Run FTSim– match L1MuonCandidate with Track
• Monte-Carlo truth• planned – eta/phi cone (level-2Tk)
– take resolutions from FTsim (to be improved)– (add efficiency for level-3 muons)
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H -> 4 muonsH -> 4 muons
mass resolution:ORCA – 1.2 GeVFAMOS – 0.9 GeV
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TimingTiming
fraction time/event [msec]
Framework 3% 2
Pythia 40% 25
FTSim 9% 6
FastCalorimetry 34% 22
Muon-Lvl1 5% 3
Muon-Lvl3 9% 6
cmsim + ORCA 312500% 200000
FAMOS is really fast
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SummarySummary
– Mini-framework for fast simulation & reconstruction prototype ready (FAMOS_0_6_0)
– First Modules for relevant tasks exist• FATSIM, FTSIM creates reconstructed tracks• MuonLvl1Trigger
– More modules to integrate• Material effects, Conversions, etc.• FastCalorimetry• FastMuon
– DDD integration– GFLASH– fast SimHits, RecHits, all the other options
FAMOS1.0.0
Dec/02
Thanks to Dave Bailey, Marco Battaglia, Artur Kalinowski, Filip Moortgat
Passaggio da Objectivity a ROOTPassaggio da Objectivity a ROOT
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The ChangesThe Changes
ORCA_6 – Objectivity/DB– ddl files -> header files, schema file (makeallddl)– database local or remote
• collection of files (.boot and .FDDB to locate them)
ORCA_7– ROOT-IO– data dictionaries (rootcint)– “database” in local directory
• no combined information
Abbiamo chiesto a Stephan di fornire qualche esempio/documentazione che utilizza ROOT
invece di Objectivity
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Changes of CodeChanges of Code
ONLY packages with persistent classes affected– Calorimetry
• CaloHit, CaloDataFrame, CaloRecHit, EcalSelectivTowerReadout, EcalTrigPrim, HcalTrigPrim
– CommonDet• PBasicDet, BasicDet
– CommonReco• PersistentTrack
– Muon• MCommonData, MBPersistentSetup, MEPersistentSetup,
MRpcPersistentSetup– Tracker
• CommonStripDet, SiPixelDet, TkPersistentDigi– Trigger
• L1PersistentGlobalTrigger
Fatta dal computing group…Infatti non conosco come funziona un dizionario di ROOT!!!
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ORCA_7_0_0_prexx & ORCA_7_1_0ORCA_7_0_0_prexx & ORCA_7_1_0
New configuration (no Objectivity, no HepODBMS)User code identical – compiles & links right awayno more OO_FD_BOOT or BootFile=HIT writing
– run writeHits in the directory for “database”all files are local
– .orcarc unchangedHIT reading
– run in the “database” directory– .orcarc unchanged
no problem without and with pileupreading worksreconstruction of clusters, tracks, muons worksSiamo in good shape, Stephan pensava di poter avere una
versione da distribuire ai laboratori eterni in due settimane..
17 Gennaio 200317 Gennaio 2003 DC04 e stato di FamosDC04 e stato di Famos L. SilvestrisL. Silvestris 42
ProblemiProblemi
• Ci sono un certo numero di problemi che vengono trovati in quanto ROOT non consente di fare alcune cose prima permesse con Objectivity..
• Comunque il ROOT Team risponde in maniera collaborativa..
• Naturalmente ci dobbiamo creare versioni nostre di ROOT… Si e’ chiesto che LCG si prenda in carico questo lavoro di librarian!!
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Immediate FutureImmediate Future
ORCA_7_0_0_pre4 has most (all?) problems fixed.ORCA_7 with ROOT-IO works for developmentRelease ORCA_7_0_0 simultaneously to
ORCA_6_3_0
SAME RECONSTRUCTION CODE main development thread is ORCA_7ORCA_6 only for bug-fixes
– parallel ORCA_6 + ORCA_7 possible but painfulonly with good arguments
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SummarySummary
Transition from Objectivity/DB -> ROOT-IO very smooth
ROOT-IO is not a databaseTools for file location & access are neededfirst ORCA release for developers in 1-2 weeks
(developers means – it’s a bit tedious)
Thanks to Bill Tanenbaum, Vincenzo Innocenteand the ROOT team