El curs

Barcelona Supercomputing Center

Del 15 de gener fins al 14 de maig 2022

El curs de Supercomputació del programa Bojos per la ciència de la Fundació Catalunya La Pedrera és un curs desenvolupat pel Barcelona Supercomputing Center – Centro Nacional de Supercomputación (BSC) orientat a estudiants de 1r de batxillerat amb vocació científica interessats en carreres STEM (de les sigles en anglès Science, Technology, Engineering, Mathematics). Aquest curs sorgeix amb la idea de donar a conèixer l’entorn multidisciplinari que ofereix la supercomputació on conflueixen disciplines diferents per a resoldre tot tipus de problemes. L’objectiu principal d’aquest curs és el de fomentar les vocacions científiques i promoure el coneixement i l’educació d’excel·lència dels joves de Catalunya.

Les inscripcions al curs de Bojos per la Supercomputació estaran obertes del 15 de setembre al 25 d’octubre de 2021 i entre tots els inscrits es seleccionaran 25 estudiants de 1r batxillerat que participaran a la 4a edició del curs, dins de la 10a edició del programa Bojos per la ciència que tindrà lloc al 2022.

El curs s'impartirà durant diferents dissabtes del 15 de gener al 14 de maig de 2022 a les instal·lacions del Barcelona Supercomputing Center.

Durant les 15 sessions teoricopràctiques (més la cloenda) els estudiants coneixeran ben de prop què són i com funcionen els superordinadors i diferents tipus de recerca que es pot dur a terme utilitzant la supercomputació. També se’ls introduirà a les tecnologies de frontera del món de la informàtica, com la Intel·ligència Artificial i la Computació Quàntica.

Per participar a aquest curs és necessari que els estudiants portin un ordenador portàtil a les sessions.

En el curs es tractaran els següents àmbits:

  • Introducció a la supercomputació
  • Matemàtiques per a la supercomputació
  • Simulacions
  • Intel·ligència artificial
  • Estudi del Canvi climàtic
  • Computació quàntica
  • Biologia computacional
  • Blockchain
  • Ciutats sostenibles

 

Objectius específics del curs

Entorn els estudis acadèmics

  • Fomentar entre els joves les vocacions científiques vinculades a la supercomputació en particular i a la informàtica en general, com a objecte d’estudi i com a eina per a la recerca.
  • Oferir l’oportunitat que el seu treball de recerca de batxillerat estigui tutoritzat per un centre de recerca de referència.

Entorn la recerca

  • Conscienciar els estudiants en la importància de la supercomputació en diferents àrees de la recerca: la supercomputació és el tercer pilar de la ciència i l’enginyeria.
  • Conèixer el funcionament dels centres de recerca vinculats amb la supercomputació.
  • Posar en valor la multidisciplinarietat i la tecnologia com a peces necessàries per al progrés del coneixement.

Entorn la supercomputació

  • Aprendre que la supercomputació és una eina necessària en diferents disciplines científiques.
  • Comprendre la diferència entre la recerca bàsica i la recerca aplicada en supercomputació.

Sessions 2022

Mòdul 1 - Introducció a la supercomputació
Sessió 1. Què és un supercomputador?

Dia: Dissabte 15 de gener 2022

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 31

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Sessió a càrrec de: Sergi Girona

Idioma: Català

Per començar el Bojos per la Supercomputació, els estudiants aprendran què és un superordinador, quines són les parts necessàries perquè funcioni, quines són les diferències i també les similituds amb un ordinador de sobretaula, què fa que siguin tan ràpids i necessaris per a la recerca científica. La sessió constarà d'una introducció a la supercomputació i d'una visita completa a MareNostrum i a les instal·lacions que fan possible que funcioni.

Sessió 2. Paral·lelisme​

Dia: Dissabte 22 de gener

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 31

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Idioma: Català

En aquesta sessió veurem els detalls que son necessaris per aprofitar l'execució paral·lela en els supercomputadors. Cada problema que volem resoldre en paral·lel té les seves particularitats i dificultats. A més a més, en un supercomputador hem d'aprofitar el paral·lelisme dins de cada ordinador (node) i entre ells. Veurem quins mecanismes hem d'utilitzar per aconseguir una coordinació eficient de les diferents tasques de les aplicacions, bé si s'executen localment en el mateix node o en un altre node remot. Els problemes que anem resolent es presentaran també amb exemples de codi real. La sessió inclourà la presentació dels conceptes bàsics de l'entorn d'execució d'aplicacions (GNU/Linux i llibreries e suport), i execucions d'aplicacions paral·leles senzilles en un sistema real amb l'extracció i anàlisi de traces amb les eines Extrae i Paraver desenvolupades al BSC.

Mòdul 2 - Matemàtiques per a la supercomputació
Sessió 3. Simulant el pas del temps en un laboratori virtual​

Dia: Dissabte 29 de gener 2022

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 31

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Idioma: Català

Els científics somien en reproduir l’evolució temporal de fenòmens físics reals mitjançant simulacions per ordinador. Veurem com les matemàtiques proporcionen diferents mètodes per representar el pas del temps i com s’utilitzen en els supercomputadors.

Mòdul 3 - Com fer una simulació
Sessió 4. Per què els avions volen i el cotxes no?​

Dia: Dissabte 5 de febrer

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 31

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Idioma: Català/Castellà

Per què els avions volen i els cotxes no? Cada vegada més els processos d’enginyeria se simulen en superordinadors, tant en el terreny de la investigació com en el de la indústria. Entre els processos que se simulen n’hi ha d'enginyeria aeronàutica i automotriu, de biomecànica (ossos, sistema cardiovascular, sistema respiratori), sobre energia (eòlica, solar, nuclear, petrolera), etc. En aquestes sessions explicarem com es desenvolupen els programes de simulació, fent èmfasi en la supercomputació, que ha permès simular problemes impensables fa tan sols 10 anys.

Sessió 5. Simular la Terra

Dia: Dissabte 12 de febrer

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 31

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Idioma: Català

L'interior de la Terra, tot i semblar una roca rodona i avorrida, és encara una gran desconeguda per a la majoria de nosaltres. De tant en tant, ens sobta amb grans demostracions de força, com ara terratrèmols i volcans, que ens permeten intuir que potser allà dins les coses no son tan tranquil·les com esperàvem... Mitjançant física, matemàtiques i superordinadors podem aprendre a descobrir-ne les seves propietats i entendre com funciona.

Sessió 6. Infraestructura de dades

Dia: Dissabte 19 de febrer

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 31

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Idioma: Català

A causa de l'evolució tecnològica, cada humà genera, voluntàriament i involuntàriament, quasi 2 MB de dades cada segon, fent que cada dia es generin 2,5 trilions de bytes. Analitzar aquestes dades aporta tant valor i informació que es considera que "les dades són el nou petroli". Per tal de fer aquest "refinat" de dades, és crucial disposar d'infraestructures de dades que permetin la seva gestió durant tot el procés. En aquesta sessió aprendrem els tipus i les parts fonamentals d'aquestes infraestructures. A més, practicarem com obtenir informació, i treure el màxim partit, d'infraestructures de dades mundialment famoses.

Mòdul 4 - Intel·ligència artificial
Sessió 7. Introducció a la intel·ligència artificial​

Dia: Dissabte 20 de febrer

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 31

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Idioma: Català

Que és? Per què serveix? A on ens portarà? Aquestes són les preguntes que ens serviran de fil conductor en la primera sessió d’intel·ligència artificial (IA). S’espera que els participants expliquin què creuen que se’n pot aconseguir. S’introduirà la idea de que molts algoritmes d’IA intenten copiar la intel·ligència ja present en la naturalesa per aplicar-la a la resolució de problemes concrets.

Arribats a aquest punt, s'explicaran diferents tecnologies de IA, com son els algorismes genètics, els algorismes de cerca, teoria de jocs... Posarem énfasi en els algorismes de Machine Learning, i com es basen en la estatística i el mètode científic, amb un taller on els assistents podran experimentar i resoldre problemes com aquest.

Sessió 8. Xarxes neuronals

Dia: Dissabte 5 de març

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 31

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Idioma: Català

Proposta d'un exercici pràctic per entendre les xarxes neuronals.

Mòdul 5 - Canvi climàtic
Sessió 9. Paraula de climatòleg

Dia: Dissabte 12 de març

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 31

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Idioma: Català

Posa’t a la pell d’un investigador del clima i treballa conjuntament amb els nostres científics per descobrir el fascinant món dels processos atmosfèrics. Què volem dir quan parlem del clima? Es pot construir un model que unifiqui amb precisió el comportament dels oceans i de l’atmosfera? Descobreix com un dels superordinadors més potents a Europa, alimentat amb milions de dates, ens permet predir el clima del futur. Ho faràs amb les teves mans i t’ho creuràs: paraula de climatòleg!

Mòdul 6 - Computació quàntica
Sessió 10. Apropa’t a la computació quàntica

Dia: Dissabte 19 de març

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 31

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Idioma: Castellà

En aquesta sessió, explicarem els conceptes bàsics de la computació quàntica, principalment els seus maons, els qubits (bits quàntics). A més, crearem usuaris per utilitzar la IBM Quantum Experience, una plataforma que permet composar, com si d'una partitura es tractés, algoritmes quàntics per després simular-los o enviar-los, en temps real, a un dels ordinadors quàntics d'IBM. I podrem testejar els resultats probabilístics característics de la mecànica quàntica mitjançant algun programa senzill.

​Mòdul 7 - Biologia computacional​
Sessió 11. Introducció a la genòmica

Dia: Dissabte 26 de març

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 31

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Idioma: Català i castellà

Què ens fa diferents a les persones? Quines malalties podem desenvolupar al llarg de la nostra vida? Identificar mutacions en el nostre ADN ens pot ajudar tant a detectar malalties com a conèixer els nostres orígens o saber qui és el nostre pare. Veurem com es detecten i s’interpreten les variacions en el nostre genoma.

Sessió 12. Proteïnes i disseny de fàrmacs

Dia: Dissabte 2 d'abril

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 31

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Idioma: Català

Els enzims són un tipus de proteïnes que permeten l’existència de la vida tal i com la coneixem. Petits canvis en la seva seqüència coneguts com mutacions poden alterar la seva eficiència i originar l’aparició de malalties o processos de resistència a fàrmacs. Mitjançant eines bioinformàtiques, aprendrem les bases d’algunes malalties i com es pot fer un tractament personalitzat per a cada pacient.

Mòdul 8 - Blockchain
Sessiò 13. Introducció al Blockchain

Dia: Dissabte 9 d'abril

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 31

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Idioma: Català

En aquesta sessió parlarem de la tecnologia blockchain, els seus orígens, la motivació darrere d'aquesta tecnologia i entrarem en els aspectes tècnics de com funciona una cadena de blocs. L'objectiu és entendre protocols com la prova de treball i la prova de participació. Per això, es desenvoluparà una sessió didàctica en què intentarem crear una cadena de blocs, nosaltres mateixos.

Mòdul 9 - Ciutats sostenibles
Sessiò 14. Mobilitat sostenible (I)

Dia: Dissabte 23 d'abril

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 31

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Idioma: Català i castellà

En les grans ciutats es mou un gran volum de tràfic rodat que genera elevats nivells de contaminació. Un dels grans reptes a què s'enfronten les ciutats intel·ligents és utilitzar tota la informació que es pot extreure dels vehicles en moviment així com de les infraestructures fixes que es troben als carrers per a calcular quantes emissions generen els vehicles en cada moment, i utilitzar aquesta informació per a prendre decisions en termes de gestió de la mobilitat. En aquesta sessió ens centrarem en el càlcul d'emissions a la ciutat a partir de les dades de mobilitat que es poden extreure amb les tecnologies mòbils, i experimentarem en diferents maneres d'estimar i controlar les emissions contaminants a la ciutat.

Sessiò 15. Mobilitat sostenible (II)

Dia: Dissabte 7 de maig

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 31

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Idioma: Català i castellà

En les grans ciutats es mou un gran volum de tràfic rodat que genera elevats nivells de contaminació. Un dels grans reptes a què s'enfronten les ciutats intel·ligents és utilitzar tota la informació que es pot extreure dels vehicles en moviment així com de les infraestructures fixes que es troben als carrers per a calcular quantes emissions generen els vehicles en cada moment, i utilitzar aquesta informació per a prendre decisions en termes de gestió de la mobilitat. En aquesta sessió ens centrarem en el càlcul d'emissions a la ciutat a partir de les dades de mobilitat que es poden extreure amb les tecnologies mòbils, i experimentarem en diferents maneres d'estimar i controlar les emissions contaminants a la ciutat.

Sessiò 16. Cloenda

Dia: Dissabte 14 de maig

Horari: Per definir

Lloc: Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 31

Calendari 2022
Calendari 2022
Dissabte 15 de gener
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Què és un superordinador?
Sessió teòrico-pràctica. De 9.30h a 14h
Dissabte 22 de gener
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Paral·lelisme
Sessió teòrico-pràctica. De 9.30h a 14h
Dissabte 29 de gener
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Simulant el pas del temps en un laboratori virtual
Sessió teòrico-pràctica. De 9.30h a 14h
Dissabte 5 de febrer
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Per què els avions volen i els cotxes no?
Sessió teòrico-pràctica. De 9.30h a 14h
Dissabte 12 de febrer
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Simular la Terra
Sessió teòrico-pràctica. De 9.30h a 14h
Dissabte 19 de febrer
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Infraestructures de dades
Sessió teòrico-pràctica. De 9.30h a 14h
Dissabte 26 de febrer
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Introducció a la IA
Sessió teòrico-pràctica. De 9.30h a 14h
Dissabte 5 de març
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Xarxes neuronals
Sessió teòrico-pràctica. De 9.30h a 14h
Dissabte 12 de març
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Ciències de la Terra
Sessió teòrico-pràctica. De 9.30h a 14h
Dissabte 19 de març
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Computació quàntica
Sessió teòrico-pràctica. De 9.30h a 14h
Dissabte 26 de març
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Introducció a la genòmica
Sessió teòrico-pràctica. De 9.30h a 14h
Dissabte 2 d’abril
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Proteïnes i disseny de fàrmacs
Sessió teòrico-pràctica. De 9.30h a 14h
Dissabte 9 d’abril
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Blockchain
Sessió teòrico-pràctica. De 9.30h a 14h
Dissabte 23 d’abril
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Mobilitat sostenible (I)
Sessió teòrico-pràctica. De 9.30h a 14h
Dissabte 7 de maig
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Mobilitat sostenible (II)
Sessió teòrico-pràctica. De 9.30h a 14h
Dissabte 14 de maig
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Acte de cloenda
Acte de cloenda i lliurament de diplomes