HELPMI: Helmholtz Laser-Plasma Metadata Initiative

HELPMI ist ein Akronym für „Helmholtz Laser-Plasma Metadata Initiative" und ist ein gemeinsames Projekt der Helmholtz-Zentren HZDR, GSI und HI-Jena, das im Rahmen der HMC Projektkohorte 2022 gefördert wird.

In den meisten Laser-Plasma-Forschungslaboren sind der Typ und das Format von experimentellen Daten und Metadaten heterogen und komplex. Die Daten stammen aus verschiedenen Quellen, treten auf unterschiedlichen Ebenen und zu unterschiedlichen Zeiten während einer experimentellen Kampagne auf. Einige Metadaten, wie Projektbezeichner und Antrags-IDs, erscheinen in der Regel bereits zu einem frühen Zeitpunkt eines Experimentes, während genaue Zeitstempel von experimentellen Daten oder Akquisitionsparametern von Diagnostiken während des Betriebs generiert werden. Ebenso können Daten bereits früh aus der Vorcharakterisierung des Targets, während der Setup-Phase des Experiments und Kalibrierungsläufen von Diagnostiken oder letztlich von tatsächlichen Laserschüssen stammen. Darüber hinaus unterliegt die Konfiguration und der Status der eingesetzten Diagnostiken und somit die experimentelle Anordnung häufig Änderungen während einer Kampagne, auch kurzfristig und manchmal ohne vorherige Planung, sondern als Konsequenz von experimentellen Ergebnissen. Darüber hinaus besteht ein starker Bedarf nach besserer Datenintegration und -anreicherung im Bereich der Hochintensitäts-Laser-Plasma-Physik im internationalen Kontext. Dies wurde bei mehreren Online-Veranstaltungen deutlich, z.B. dem LPA Online Workshop on Machine Learning and Control Systems, dem Laserlab-Europe – ELI – CASUS Workshop oder NFDI-Veranstaltungen. Ausgehend von diesem Status quo und angesichts ihrer führenden Expertise in lasergetriebenen Experimenten werden HZDR, HI Jena und GSI einen Metadatenstandard für die Hochintensitäts-Laser-Plasma-Gemeinschaft entwickeln, mit anfänglichem Fokus auf Ionenanlagen im Rahmen dieses Projekts.

Vorgeschlagene Arbeiten

Glossar und Ontologie: Es ist ein erheblicher Aufwand erforderlich, um ein sinnvolles, weit anwendbares Wörterbuch von Konzepten zu Daten und Metadaten im Zusammenhang mit dem Bereich zu konzipieren. Ein enges Austauschverfahren mit der weltweiten Gemeinschaft ist über Projektbeobachter und dedizierte Workshops geplant. Leitung: HI Jena

Technische Vorbereitung: Vorbereitung des openPMD-Standards und seiner API für benutzerdefinierte Hierarchien und Datensätze im Allgemeinen und Demonstration der Interoperabilität zwischen NeXus und openPMD im Besonderen. openPMD ist ein Meta-Standard, der ursprünglich als Datenformat für ein Hochleistungs-Simulationsprogramm entwickelt wurde und kürzlich auch für andere Simulationscodes übernommen wird, was die Interoperabilität ermöglicht und z.B. Analysebemühungen aufgrund der bestehenden Software, die mit openPMD kompatibel ist, erleichtert. Es besteht ein starkes Interesse, den Austausch zwischen Simulationen und Experimenten in der Laser-Plasma-Gemeinschaft zu intensivieren und zu erleichtern. NeXus ist hingegen ein Metadatenstandard für Experimente in der Photon- und Neutronenwissenschaft. Wir planen, die aktuellen Grenzen der beiden Standards zu überwinden. Leitung: HZDR

Anwendung des neuen Metadatenstandards auf konkrete Fälle an den teilnehmenden Zentren zur schnellen Untersuchung.

• GSI: Es gibt noch kein weit verbreitetes Metadatenformat. Erweiterung der PHELIX-Datenbank (PSDB) hin zum neuen Standard; Generierung von Daten und Metadaten.

• HI Jena: Durchführung eines Pilot-Beamtimes und Generierung von experimentellen Daten mit Metadaten.

• HZDR: Anwendung des neuen Standards auf Forschungsdaten am HZDR und Generierung eines Datenobjekts auf RODARE zur Demonstration des FAIR-Zugriffs.