El curs

Barcelona Supercomputing Center

Del 16 de gener al 15 de maig 2021

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.

Durant les 14 sessions teoricopràctiques 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.

És imprescindible que cada estudiant porti el seu ordinador portàtil per treballar a cada sessió.

Les inscripcions al curs de Supercomputació del programa Bojos per la ciència estaran obertes del 16 de setembre al 29 d’octubre de 2020 i entre tots els inscrits es seleccionaran 22 estudiants de 1r batxillerat que participaran a la 3a edició del curs dins de la 9a edició del programa Bojos per la ciència que tindrà lloc al 2021.

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 2021

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

Dia: Dissabte 16 de gener

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Sessió online

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 23 de gener

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Sessió online

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Sessió a càrrec de: Marta García i Xavier Martorell

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 30 de gener

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Sessió online

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.

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

Dia: Dissabte 6 de febrer

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Sessió online

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Sessió a càrrec de: Guillaume Houzeaux, Oriol Lemkuhl i Herbert Owen

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 13 de febrer

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Sessió online

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Sessió a càrrec de: Josep de la Puente i Octavio Castillo

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.

Mòdul 4 - Intel·ligència artificial
Sessió 6. Introducció a la intel·ligència artificial​

Dia: Dissabte 20 de febrer

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Sessió online

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Sessió a càrrec de: Darío García, Armand Vilalta, Ferran Parés i Víctor Giménez

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 7. Xarxes neuronals

Dia: Dissabte 27 de febrer

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Sessió online

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Sessió a càrrec de: Darío García, Armand Vilalta, Ferran Parés i Víctor Giménez

Idioma: Català

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

Mòdul 5 - Canvi climàtic
Sessió 8. Ciències de la Terra

Dia: Dissabte 6 de març

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Carrer Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Sessió a càrrec de: Froila Palmeiro i Raffaele Bernardello

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!

Mòdul 6 - Computació quàntica
Sessió 9. Computació quàntica​

Dia: Dissabte 13 de març

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Carrer Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Sessió a càrrec de: Alba Cervera i 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 10. Introducció a la genòmica

Dia: Dissabte 10 d'abril

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 11. Proteïnes i disseny de fàrmacs

Dia: Dissabte 17 d'abril

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 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 - Ciutats Intel·ligents
Sessiò 12. Mobilitat intel·ligent

Dia: Dissabte 24 d'abril

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Carrer Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Sessió a càrrec de: Sara Royuela i Eduardo Quiñones

Idioma: Català

Què vol dir una ciutat intel·ligent? Quan veurem cotxes sense conductor? La supercomputació pot facilitar la vida quotidiana a les ciutats. Els grans volums de dades que es generen a les ciutats, per exemple, informació de trànsit o moviment de persones pels carrers, poden ser utilitzades per gestionar millor l’espai públic. Però el processament d’aquesta informació requereix una capacitat de computació molt alta. En aquesta sessió ens centrament en un exemple on l’ús eficient d’aquesta informació és clau: el cotxe autònom. Veurem el gran volum de dades necessari i els dispositius per fer possible una mobilitat intel·ligent a les ciutats del futur.

Sessiò 13. Mobilitat sostenible

Dia: Dissabte 8 de maig

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Carrer Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Sessió a càrrec de: David Carrera

Idioma: Català

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 14. Acte de cloenda

Dia: Dissabte 15 de maig

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Carrer Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Sessió a càrrec de: Sara Ibáñez

Idioma: Català

Calendari 2021
Calendari 2021
Dissabte 16 de gener
Sessió online
Què és un superordinador?
Sessió online. De 9.30h a 14h
Dissabte 23 de gener
Sessió online
Paral·lelisme
Sessió online. De 9.30h a 14h
Dissabte 30 de gener
Sessió online
Simulant el pas del temps en un laboratori virtual
Sessió online. De 9.30h a 14h
Dissabte 6 de febrer
Sessió online
Per què els avions volen i els cotxes no?
Sessió online. De 9.30h a 14h
Dissabte 13 de febrer
Sessió online
Simular la Terra
Sessió online. De 9.30h a 14h
Dissabte 20 de febrer
Sessió online
Introducció a la intel·ligència artificial
Sessió online. De 9.30h a 14h
Dissabte 27 de febrer
Sessió online
Xarxes neuronals
Sessió online. De 9.30h a 14h
Dissabte 6 de març
BSC, Torre Girona - Carrer Jordi Girona, 31
Ciències de la Terra
Sessió teòrico-pràctica. De 9.30h a 14h
Dissabte 13 de març
BSC, Torre Girona - Carrer Jordi Girona, 31
Computació quàntica​
Sessió teòrico-pràctica. De 9.30h a 14h
Dissabte 10 d'abril
BSC, Torre Girona - Carrer Jordi Girona, 31
Introducció a la genòmica
Sessió teòrico-pràctica. De 9.30h a 14h
Dissabte 17 d'abril
BSC, Torre Girona - Carrer Jordi Girona, 31
Proteïnes i disseny de fàrmacs
Sessió teòrico-pràctica. De 9.30h a 14h
Dissabte 24 d'abril
BSC, Torre Girona - Carrer Jordi Girona, 31
Mobilitat intel·ligent
Sessió teòrico-pràctica. De 9.30h a 14h
Dissabte 8 de maig
BSC, Torre Girona - Carrer Jordi Girona, 31
Mobilitat sostenible
Sessió teòrico-pràctica. De 9.30h a 14h
Dissabte 15 de maig
BSC, Torre Girona - Carrer Jordi Girona, 31
Acte de cloenda
Acte de cloenda i lliurament de diplomes. De 9.30h a 14h