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Programa de CienciaPrograma de CienciaComputacionalComputacional
Chris StephensCoordinador de Ciencia Computacional, MTUICSimposio 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
Ciencia Computacional
Modelación matemática
Hidrodinámica
Minería de datos
Mercadosfinancieros Microarreglos
Biodiversidad
Desempeñoestudiantil
HEP-ALICE
Mercados financieros(simulación)
Baja Parametricidad Alta Baja Deductividad
Alta Alta Complejidad Baja
Dinámica
GenéticaPoblacional
SistemasComplejos
EconomíaBiología
Física
Química
Ingeniería
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.
Investigación
Desarrollo de Software
Formación de Recursos Humanos
Infraestructura
Infraestructura
Infraestructura: Red de Laboratorios
IBT
ICN
IIB
IFC
FC
MTUIC
Laboratorio de Sistemas Complejos
Laboratorio deBioinformática
HidrodinámicaComputacional
CienciaInformática
Infraestructura e Investigación: Computación en GRID: Cómputo de Alto Rendimiento, H. Benítez, IIMAS
Facultad de Ciencias, 16 + 40 procesadoresIIMAS, 8 procesadoresPostgrado de Cómputo, 4 procesadoresFacultad de Ingeniería, 10 procesadoresDGSCA, 8 procesadoresIFC, 26 Nodos, 34 procesadoresIBT, 35 Nodos, 70 procesadoresCCG, 15 y 30 nodos
DEMANDA Proyectos como el de
Bioinformática
OFERTA Proyecto de Cómputo de Alto RendimientoMercado de
Conocimientos
“Computación en equipo”
Desarrollo de Software
Desarrollo de Software: La plataforma DINAMICA, H. Carrillo, L. Nava, FC
DINÁMICA es un IDE (Integrated Development Environment)
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 computadorarequiere que se convierte el problema de un problema continuoa un problema discreto. Esto se logra a través de la generaciónde una malla
El software generauna malla a partirde la selección deun 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
TEMPERATURA MICROESTRUCTURA
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
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Punto de recombinación
Mezclamiento de materia genética en el meiosis: ¿porque ocurre y porque occurre con mas alta frecuencia en unos lugares especiales – “hot spots”?
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0 Dos “bloques” de genes con interacciones epistáticas dentrode un bloque pero no entrebloques
Muestra que el efecto de la recombinaciónes positivo si logra recombinar “bloques”pero negativo si recombinar partes queno son bloques
Publicado en las Memorias de FOGA 2007patrocinado 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