Transcript Programa de Ciencia Computacional Chris Stephens Coordinador de Ciencia Computacional, MTUIC Simposio 16-19 de octubre 2007

Programa de Ciencia
Computacional
Chris Stephens
Coordinador de Ciencia Computacional, MTUIC
Simposio 16-19 de octubre 2007
¿Qué es la Ciencia Computacional?
• En lo grande…
Ciencia dentro de…
Modelación y Simulación por computadora
– Es distinto a la Computación (un estudio matemático)
– Es distinto a las dos ramas principales de la ciencia –
experimento y teoría
• Y dentro del MTUIC…
Ciencia
Informática
Desempeño
estudiantil
Ciencia
Computacional
Mercados financieros
(simulación)
Baja
Baja
Alta
Mercados
financieros
Parametricidad
Deductividad
Complejidad
Alta
Alta
Baja
Dinámica
Hidrodinámica
Microarreglos
HEP-ALICE
Biodiversidad
Minería de datos
Genética
Poblacional
Modelación matemática
Economía
Biología
Física
Ingeniería
Química
Sistemas
Complejos
Objetivo
El objetivo del programa es crear
conocimiento, diseñar y desarrollar
herramientas para la investigación y las
aplicaciones, así como formar recursos
humanos en Ciencia Computacional. El
Macroproyecto integra el capital humano
disperso en la UNAM para crear una subred
interdisciplinaria de excelencia en esta
temática.
El Programa de Ciencia Computacional:
La “Numeralia”
• Formación de una Red Académica y creación de una
“Granja” de proyectos – el Programa NO es
simplemente la suma de sus proyectos
– 5 grupos integrados interdisciplinarios en plena marcha y 1 en
incubación
– Incorporan 8 entidades universitarias con la participación de 26
académicos, 8 técnicos por honorarios y 15 estudiantes (6 de
licenciatura, 3 de maestría y 6 de doctorado)
– Actividades y acciones fuera del contexto de los proyectos
específicos (conferencias internacionales)
• Producción
– 19 trabajos publicados en revistas internacionales, 6 artículos en
extenso Arbitrados en Memorias de Congresos Internacionales,
1 artículo en extenso Arbitrados en Memorias de Congresos
Nacionales, elaborado 10 productos de tecnología, además de
organización de 4 eventos académicos con participación de
especialistas de alto nivel para la investigación y la formación de
recursos humanos.
Desarrollo de Software
Infraestructura
Investigación
Formación de
Recursos Humanos
Infraestructura
Infraestructura:
Red de Laboratorios
ICN
IFC
Hidrodinámica
Computacional
Laboratorio de
Bioinformática
MTUIC
IBT
IIB
FC
Ciencia
Informática
Laboratorio de
Sistemas Complejos
Infraestructura e Investigación:
Computación en GRID: Cómputo de
Alto Rendimiento, H. Benítez, IIMAS
“Computación en equipo”
Facultad de Ciencias, 16 + 40 procesadores
IIMAS, 8 procesadores
Postgrado de Cómputo, 4 procesadores
Facultad de Ingeniería, 10 procesadores
DGSCA, 8 procesadores
IFC, 26 Nodos, 34 procesadores
IBT, 35 Nodos, 70 procesadores
CCG, 15 y 30 nodos
DEMANDA
OFERTA
Proyectos como el de
Bioinformática
Proyecto de Cómputo
de Alto Rendimiento
Mercado de
Conocimientos
Desarrollo de
Software
DINÁMICA es un IDE
(Integrated Development
Environment)
Desarrollo de Software: La plataforma
DINAMICA, H. Carrillo, L. Nava, FC
Desarrollo de Software: La plataforma
DINAMICA
Profesores, investigadores y estudiantes pueden usar DINÁMICA para la
investigación o la docencia de diferentes áreas de la ciencia.
Desarrollo de Software: UNAMALLA,
P. Barrera, FC
La solución de ecuaciones diferenciales por computadora
requiere que se convierte el problema de un problema continuo
a un problema discreto. Esto se logra a través de la generación
de una malla
El software genera
una malla a partir
de la selección de
un contorno de
frontera
Investigación
Investigación: Modelación de
Sistemas Gaseosos, Radiativos y
Gravitatorios: Dr. Alejandro Raga,
Instituto de Ciencias Nucleares.
• Problemas de hidrodinámica numérica
(astrofísica, física de plasmas)
– Simulación de fenómenos colectivos como el
“plasmon”
– El “plasmon” puede representar, por ejemplo, el
pasaje del medio interestelar de una galaxia dentro
del medio intergaláctico
– Desarrollos recientes (últimos 3-4 años) permiten
estudiar simulaciones en 3D no simplemente 2D
Investigación: Modelación de
Sistemas Gaseosos, Radiativos y
Gravitatorios: Dr. Alejandro Raga,
Instituto de Ciencias Nucleares.
Investigación: Evolución del código
genético y teoría neutral de evolución
molecular con color, Dr. Marco José, IIB
• ¿Qué es el origen del Código Genético
Universal (CGU)?
– Código relaciona ADN a proteínas (tripletes de
nucleótidos a aminoácidos) pero problema del “huevo
y la gallina”
– Proponer un mundo de ARN y luego un código previo
entre tripletes de ARN y aminoácidos que dio origen
al CGU
– “An extended RNA code and its relationship to the
standard genetic code: an algebraic and geometrical
approach” - Premiado por la Academia de Ciencias
de Cuba
Investigación: Modelación matemática y
computacional para la manufactura de
componentes ingenieriles, Bernardo
Hernández, FQ
• Sector manufactura: 16.3 % del PIB en 20031
• La industria mexicana diseña y optimiza sus
procesos mediante ensayo y error
• Los paquetes de cómputo comerciales son
caros y no se tiene acceso al código
• La formulación matemática del problema es
común a otros sistemas de interés para la
ingeniería y la ciencia
• Es deseable contar con objetos de
aprendizaje para la enseñanza de la ingeniería
• El método numérico (MEF) no estaba incluido,
originalmente, en DINAMICA
1
INEGI
Modelo matemático
MICROESTRUCTURA
TEMPERATURA
DESPLAZAMIENTO
PROPIEDADES MECÁNICAS
DISTORSIÓN RESIDUAL
ESFUERZOS RESIDUALES
Resultados: Lecho fluidizado
Formación de Recursos Humanos
• Cursos y Conferencias
• Apoyo al Postgrado de Ciencia y Ingeniería de
la computación – 20 profesores invitados,
sinodales de tesis
• Tesis de Postgrado y de Licenciatura
– Ejemplo: Tesis doctoral “Emergencia de Grados de
Libertad Efectivos en Sistemas Adaptativos”, Jorge
Cervantes, Postgrado en Ciencia e Ingeniería de la
Computación, Septiembre 2007
Mezclamiento de materia genética en el meiosis:
¿porque ocurre y porque occurre con mas alta
frecuencia en unos lugares especiales – “hot spots”?
0 1
0
1
0
Punto de recombinación
1
0
1 0 0
1 1
+
1
1
0
1
0
0 1 0
0 1
0
1
0
0
1 1
0
Dos “bloques” de genes con
interacciones epistáticas dentro
de un bloque pero no entre
bloques
1
+
1 1
1
1
0
1
0
0 0 0
Muestra que el efecto de la recombinación
es positivo si logra recombinar “bloques”
pero negativo si recombinar partes que
no son bloques
Publicado en las Memorias de FOGA 2007
patrocinado por el MTUIC
Conclusiones
• En el área de la Ciencia Computacional, el MTUIC ha
dado un gran impulso en la formación de una red de
interesados, tanto investigadores como técnicos y
estudiantes, permitiéndolos descubrir y explotar
sinergias nuevas y emergentes, promover la
colaboración interdisciplinaria y lograr una mayor
transferencia de conocimientos
• Los productos de esta red se manifiestan en los cuatro
elementos importantes de: infraestructura, software,
investigación y formación de recursos humanos
• El MTUIC esta proporcionando nuevas paradigmas para
hacer la ciencia en la UNAM