Transcript SAGE: Un Portal con una aplicación especializada para matemáticas

M.I. Alberto Pedro Lorandi Medina
[email protected]
http://www.uv.mx/alorandi
M.I. Guillermo Hermida Saba
[email protected]
M. I. José Hernández Silva
[email protected]
M. C. Martha Aurora Fierro Arias
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Instituto de Ingeniería
http://www.uv.mx/insting
SAGE Un Portal con una
aplicación especializada para
matemáticas.
2010
Introducción
 Los desafíos que la globalización le ha impuesto a
las universidades obligó a la U.V. a transformar su
forma tradicional de desarrollar sus procesos
educativos hacia un modelo que permita ampliar
su quehacer académico.
 Con una propuesta de un modelo educativo
integral flexible (MEIF) basado en competencias,
que se complementa con servicios de tecnología
de calidad y educación a distancia, se logró
avanzar hacia la modernidad .
 Nuestra institución se ha apoyado en una
instancia especializada (DGTI), cuyos objetivos
son desarrollar productos y servicios relacionados
en la informática y las telecomunicaciones, como
base de una tecnología educativa que apoye el
fortalecimiento de todos los procesos.
 Para lograrlo, se ha cuenta con un sistema de
información integral universitario (S.I.I.U) y una
plataforma institucional de educación a distancia
(Eminus) entre otras cosas.
 Sin embargo, existe una carencia de ambientes
virtuales de aprendizaje en los cuales, se puedan
hacer prácticas de laboratorio en el área técnica
principalmente, desarrollar cursos de
matemáticas ayudados por computadora (CAE,
CAS, etc.), crear documentos “vivos”, por
llamarles de alguna manera, en los cuales, al
escribir ecuaciones matemáticas, éstas sean
solucionadas de manera automática por
aplicaciones computacionales especializadas.
Antecedentes
 Con lo anterior en mente, se inició un proyecto de
construcción de un portal experimental para el
área técnica, en donde con un simple navegador
WEB, se puede ejecutar software de ingeniería,
estadística, matemáticas y graficación.
 La idea de llevar el software de matemáticas,
simulación, estadística y graficación de funciones,
como un servicio más en Internet, puede ofrecer
interesantes perspectivas para la docencia y el
aprendizaje.
 En ese portal se instaló en una interfaz Unificada,
el acceso a 5 aplicaciones científicas de Software
Libre útiles para el área técnica:
 Scilab.- Un Equivalente a Matlab y Simulink
 Octave.- Un Equivalente en un 90% a Matlab
 Maxima.- Un equivalente a Mapple/Mathematica
 R.- Un equivalente a Minitab/SPSS
 GNUPlot.- Un equivalente a Origin/SigmaPlot
 Durante el desarrollo de este portal, se encontró
una aplicación llamada SAGE, un sistema
algebraico computacional (en inglés CAS) escrito
en Python, que ofrecía otra forma de usar
software matemático en WEB.
 Con la experiencia adquirida durante el desarrollo
del proyecto original del portal, se pensó en
iniciar la puesta en operación de un portal
adicional con esa aplicación de Software Libre
especializada para matemáticas llamada SAGE.
SAGE
 Un proyecto de la U. de Washington liberado con
licencia GPL, que ofrece acceso público mediante
una serie de servidores distribuidos en el mundo
y que curiosamente, no incluye a México.
 Esta aplicación como se dijo, es un CAS escrito en
Python, que reúne y unifica bajo un solo entorno,
lenguaje y jerarquía de objetos, una amplia
colección de software matemático, que suple
muchas de las carencias de funcionalidad de otras
aplicaciones similares.
 Sage ofrece además, la facilidad de escribir
documentos con texto y ecuaciones matemáticas
llamados “Notebook”, que no son más que una
interfaz gráfica para la revisión y reutilización de
entradas y salidas anteriores, incluyendo
ecuaciones, gráficas y notas de texto, a los que se
accede desde un simple navegador web.
 Estos Notebook, nos ofrecen la capacidad de
redactar de manera colaborativa, documentos
técnicos matemáticos de manera flexible.
Espejos de SAGE
Aplicaciones Incluidas en SAGE
Álgebra
Álgebra lineal
Álgebra lineal numérica
Aritmética de precisión
Cálculo
Combinatoria
Geometría algebraica
Geometría aritmética
Gráficos
Teoría de grafos
Teoría de grupos
GAP, Maxima, Singular
Linbox, IML
GSL, SciPy, NumPy
GMP, MPFR, MPFI, NTL
Maxima, Sympy
Symmetrica, MuPAD-Combinat*
Singular, Macaulay2
PARI, NTL, mwrank, ecm
Matplotlib, Tachion3d
NetworkX
GAP
 El que México no contara con un espejo de SAGE
llamó mucho la atención, y se pensó en instalar
un portal institucional de SAGE en la U.V.
 La idea de tener este portal en U.V., también se
vio reforzada porque al estar probando el acceso
público, en varias ocasiones se perdió la
conexión, no se pudo acceder al sitio base y se
presentaron problemas como pérdida de trabajo
hecho en algunas notebooks.
 Por lo anterior, se concluyo que sería mejor tener
un servidor propio con SAGE que además,
permitiría ir ampliando la base de aplicaciones ya
que es posible llamar a otras aplicaciones como :
 Scilab y Octave, R, GNUPlot Y casi todo el
software científico y matemático que se puede
encontrar o instalar en una distribución de
GNU/Linux
 Además complementaría nuestro portal original.
El Portal
 Como primera fase se revisó la documentación
existente y sitios en donde se describiera el
proceso de instalación de un espejo de SAGE, lo
que tomo cerca de mes y medio.
 Con las ideas claras, se procedió a instalar 3
servidores y descargar el código fuente para
compilarlo
 El proceso tomó cerca de 6 horas en cada PC
Pentium 4, instaladas en la U.S.B.I. Veracruz
 El motivo de instalar 3 servidores fue para
intentar balancear la carga de trabajo y llevar
estadísticas del consumo de recursos para
posteriormente instalar un solo servidor.
 El proceso de instalación requirió cerca de otro
mes y medio de trabajo porque hubo que instalar
una buena cantidad de software libre para que
estuviera disponible desde SAGE.
 Se instaló Scilab, Maxima, Pari, R, Octave,
GNUPlot, una distribución completa de LaTeXLive, ya que SAGE también permite usar LaTeX
para escribir matemáticas.
 Ya con todo el software necesario instalado,
probado y en perfecta operación, se procedió a
compilar el código fuente de SAGE.
 El proceso tomó cerca de 8 horas en cada PC
Pentium 4, instaladas en la U.S.B.I. Veracruz.
 El paso final fue poner en operación el acceso a
notebooks vía WEB a las que se accede por el
puerto 8000 que posteriormente se cambiará al
puerto 80, tanto para uso como para
administración.
 En las pruebas iniciales se dejo la creación de
usuarios de manera libre, para permitir que varios
académicos pudieran hacer uso del sistema y
crearan algunos documentos que, al tener ya en
operación la versión beta se limitará
 EL proceso de puesta en operación incluyo la
creación de algunos scripts para que esta parte de
SAGE quedara habilitada en el arranque de los 3
servidores instalados
 Se presentaron algunos problemas con el
arranque limpio de la aplicación, lo que nos
obligo a hacer un buen número de depuraciones
en el mes siguiente de la puesta en operación del
portal.
 En esta etapa no se modificó el diseño de la
interfaz de acceso para ahorrar tiempo pero al
tener la versión Beta en operación, será
modificado para cumplir con nuestros estándares
institucionales dando el respectivo crédito a la
Universidad de Washington.
 También se tiene planeado integrar este portal al
que se está desarrollando de acceso WEB a
aplicaciones científicas para ingeniería para
incrementar la oferta de aplicaciones virtuales.
Interfaz a SAGE
Resultados
 Hasta el momento se ha encontrado que los
requerimientos de RAM de los 3 servidores
instalados han sido superiores a lo que se pensó.
 Por estimaciones empíricas se ha detectado que
los 2 GB de RAM soportan muy bien entre 5 y 15
usuarios concurrentes, con sus respetivos
tiempos de respuesta en lo que son solucionadas
las ecuaciones, que en los casos en que se hace
uso de graficación intensiva reducen el
desempeño a 5 o 10 usuarios concurrentes.
 El uso de los “netbooks” y sobre todo las
opciones de colaboración en ellas, han resultado
útiles y ofrecen una interesante alternativa para
la creación de notas técnicas, apuntes de clase,
tutoriales para nuestros estudiantes, etc., que
pueden ser desarrollados entre 2 o más
investigadores o profesores de la U.V., inclusive
hasta por los integrantes de un cuerpo académico
Conclusiones
 Por los resultados obtenidos hasta ahora, SAGE
presenta una importante alternativa al uso de
herramientas virtuales colaborativas vía WEB, en
el área de matemáticas para nuestra universidad,
por lo visto hasta ahora, resulta extraño que no se
haya pensado en desarrollar herramientas
similares en la U.V., o inclusive reutilizar las
existentes como este importante desarrollo de la
Universidad de Washington que está disponible
como Software GPL.
 Los trabajos futuros son muy amplios, van desde
integrar en un solo servidor el acceso a este
software, hasta integrar con Active Directory a los
usuarios de la U.V., pasando lógicamente por el
diseño de imagen, desarrollo de manuales de uso
y prácticas a desarrollar y la posible integración
con Eminus, que depende lógicamente de lo que
decida la D.G.T.I. que lo desarrolló y lo administra
M.I. Alberto Pedro Lorandi Medina
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2010