El curs

Barcelona Supercomputing Center

Del 18 de gener al 14 de novembre 

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 Supercomputació del programa Bojos per la ciència estaran obertes del 16 de setembre al 24 d’octubre de 2019 i entre tots els inscrits es seleccionaran 25 estudiants de 1r batxillerat que participaran a la 2a edició del curs dins de la 8a edició del programa Bojos per la ciència que tindrà lloc al 2020.

Durant les 19 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 tecnologies de frontera del món de la informàtica, com la Intel·ligència Artificial i la Computació Quàntica.

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
  • Ciutats intel·ligents

Sessions

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


Dia: Dissabte 18 de gener

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Carrer Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

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 4 i a les instal·lacions que fan possible que funcioni.

Sessió 2. Construïm el nostre superordinador paral·lel​

Dia: Dissabte 25 de gener

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Carrer Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Sessió a càrrec de: Filippo Mantovani

Idioma: Castellà

Després d’haver vist el supercomputador MareNostrum, veurem com construir i utilitzar un petit superordinador a casa nostra. La sessió proporcionarà fonaments teòrics, exemples i activitats de laboratori perquè els estudiants aprenguin els conceptes bàsics de hardware i software.

Sessió 3. Paral·lelisme​

Dia: Dissabte 1 de febrer

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Carrer Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Sessió a càrrec de: Marta García i Xavier Martorell

Idioma: Català

En aquesta sessió veurem els detalls necessaris per aprofitar l'execució paral·lela en els supercomputadors. Cada problema que resolem en paral·lel té les seves particularitats i dificultats. A més a més, en un supercomputador s’ha 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 o en un altre node remot. Els problemes resoldrem 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 de 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 4. Simulant el pas del temps en un laboratori virtual​
Dia: Dissabte 8 de febrer

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Carrer Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Sessió a càrrec de: Xevi Roca

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.

Més informació: 

Motivació i importància de simular el temps en ciència i tecnologia

Sessió teoricopràctica

Taller de Python per experimentar

 

Sessió 5. Eines de simulació: videojocs i zeros de funcions​
Dia: 15 de febrer

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Carrer Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Sessió a càrrec de: Eloi Ruiz-Gironès

Idioma: Català

En aquesta sessió veurem que els mètodes geomètrics que s’utilitzen per representar objectes i personatges animats en videojocs i pel·lícules són molt semblants als utilitzats en super-computació. També veurem com els mètodes matemàtics per trobar zeros de funcions continues s’utilitzen en super-computació per resoldre sistemes d’equacions gegantins. Aquestes eïnes permeten als científics realitzar simulacions de fenòmens físics reals com són l’aerodinàmica dels avions o la deformació d’objectes sòlids.

Més informació:

Motivació i importància de la geometria per simulació

Sessió teoricopràctica

Taller de Python per experimentar

Mòdul 3 - Com fer una simulació
Sessió 6. Per què els avions volen i el cotxes no?​


Dia: Dissabte 22 de febrer

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Carrer Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Sessió a càrrec de: Guillaume Houzeaux

Idioma: Català / Castellà

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 7. Simular la Terra


Dia:
Dissabte 29 de febrer

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Carrer Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Sessió a càrrec de: Josep de la Puente

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 descubrir les seves propietats i entendre com funciona.

 

Sessió 8. Simulacions socials​​


Dia: Dissabte 7 de març

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Carrer Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Sessió a càrrec de: Iza Romanowska

Idioma: Anglès

La modelització basada en agents (ABM) ha après de disciplines tan diverses com l'ecologia, l'economia i les ciències socials. En menys de tres hores, els estudiants podran aprendren a utilitzar un programari i exploraran les possibilitats d'aquesta tècnica de la ciència de la complexitat. Per a això, se’ls proporcionarà una introducció a la modelització basada en agents utilitzant NetLogo, una plataforma de codi obert, que combina una interfície fàcil d'utilitzar, un llenguatge de codificació simple i una vasta biblioteca d'exemples.

Més informació: No es requereix coneixement previ en programació o en ABM però els alumnes hauran de tenir instal·lat NetLogo(link is external) en els seus portàtils.

Mòdul 4 - Intel·ligència artificial
Sessió 9. Introducció a la intel·ligència artificial​


Dia: Dissabte 14 de març

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Carrer Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Sessió a càrrec de: Darío García

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’introduiran els algoritmes genètics (basats en la teoria de l’evolució) explicant què són, com i per què funcionen.

 

Sessió 10. Deep Learning​


Dia: Dissabte 21 de març

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Carrer Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Sessió a càrrec de: Armand Vilalta

Idioma: Català

Seguint amb la idea introduïda a la sessió d’IA, s’abordarà el cervell humà. Es farà una breu introducció de les bases biològiques del cervell i es faran paral·lelismes amb les xarxes neurals artificials. Després d’aquesta introducció, s’explicarà com codifiquen la informació d'una manera útil i eficient. Després de la sessió més teòrica, es proposaran alguns jocs pràctics que ajudin a entendre millor el funcionament de les xarxes neuronals.

Més informació: Per acabar la sessió, es mostraran exemples d'aplicació de les xarxes neurals profundes a la creació d'art seguit d'un debat sobre el tema.

Mòdul 5 - Canvi climàtic
Sessió 10. Paraula de climatòleg (1)​


Dia: Dissabte 28 de març

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Carrer Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Sessió a càrrec de: Pablo Echevarría

Idioma: Castellà

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!

 

Sessió 11. Paraula de climatòleg (2)​

Dia: Dissabte 18 d'abril

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Carrer Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Sessió a càrrec de: Raffaele Bernardello

Idioma: Castellà

Quan la ciència bàsica permet el desenvolupament d’aplicacions útils, la cosa es torna més emocionant. Com a investigador del clima, et pots unir al nostre equip d’especialistes en transferència de coneixement per desenvolupar un autèntic servei climàtic. Una solució que pot impactar sobre amplis sectors socials i productius per millor el seu dia a dia. Per a aquest repte, necessitaràs potenciar les teves habilitats científiques i socials: paraula de climatòleg!

Mòdul 6 - Computació quàntica
Sessió 12 i 13. Introducció a la computació quàntica​

Dia: Dissabte 25 d'abril i 9 de maig

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Carrer Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Sessió a càrrec de: Artur García

Idioma: Català

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.

Sessió 12 i 13. Introducció a la computació quàntica​

Dia: Dissabte 25 d'abril i 9 de maig

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Carrer Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Sessió a càrrec de: Artur García

Idioma: Català

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 15. Introducció a la genòmica

Dia: Dissabte 3 d'octubre

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Carrer Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Sessió a càrrec de: Montserrat Puiggròs / Romina Royo / Maria Rigau

Idioma: Català

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 16. Proteïnes i disseny de fàrmacs

Dia: Dissabte 17 d'octubre

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Carrer Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Sessió a càrrec de: Pep Amengual

Idioma: Català

Els enzims són un tipus de proteïnes que permeten l’existència de la vida tal 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.

Sessió 17. De les xarxes socials a les xarxes biològiques. Mineria de textos biomèdics
​Mòdul 8 - Ciutats Intel·ligents
Sessiò 18. Mobilitat intel·ligent
Sessiò 19. Mobilitat sostenible
Sessiò 20. Acte de cloenda
Calendari
Calendari
18 de gener de 9.30h a 14h
Què és un superordinador
Barcelona Supercomputing Center (BSC)
25 de gener de 9.30h a 14h
Construïm un superordinador
Barcelona Supercomputing Center (BSC)