El curso

Barcelona Supercomputing Center

Del 14 de enero al 25 de noviembre de 2023

El curso de Supercomputación del programa Locos por la ciencia de la Fundación Catalunya La Pedrera es un curso desarrollado por el Barcelona Supercomputing Center - Centro Nacional de Supercomputación (BSC) orientado a estudiantes de 1º de bachillerato con vocación científica interesados ​​en carreras STEM (de las siglas en inglés Science, Technology, Engineering, Mathematics). Este curso surge con la idea de dar a conocer el entorno multidisciplinar que ofrece la supercomputación donde confluyen disciplinas diferentes para resolver todo tipo de problemas. El objetivo principal de este curso es el de fomentar las vocaciones científicas y promover el conocimiento y la educación de excelencia de los jóvenes de Cataluña.

Las inscripciones al curso de Locos por la Supercomputación estarán abiertas del 12 de septiembre al 19 de octubre de 2022 y entre todos los inscritos se seleccionarán 25 estudiantes de 1º bachillerato que participarán en la 5ª edición del curso, dentro de la 11ª edición del programa locos por la ciencia que tendrá lugar en 2023.

El curso se impartirá durante diferentes sábados del 14 de enero al 25 de noviembre de 2023 en las instalaciones del Barcelona Supercomputing Center.

Durante las 17 sesiones teórico-prácticas (más la clausura) los estudiantes conocerán de cerca qué son y cómo funcionan los superordenadores y diferentes tipos de investigación que se puede llevar a cabo utilizando la supercomputación. También se les introducirá en las tecnologías de frontera del mundo de la informática, como la Inteligencia Artificial y la Computación Cuántica.

Para participar en este curso es necesario que los estudiantes lleven un ordenador portátil a las sesiones.

En el curso se tratarán los siguientes ámbitos:

  • Introducción a la supercomputación
  • Matemáticas para la supercomputación
  • Simulaciones
  • Inteligencia artificial
  • Estudio del Cambio climático
  • Computación cuántica
  • Biología computacional
  • Blockchain
  • Ciudades sostenibles

 

Objetivos específicos del curso


Entorno a los estudios académicos

  • Fomentar entre los jóvenes las vocaciones científicas vinculadas a la supercomputación en particular y la informática en general, como objeto de estudio y como herramienta para la búsqueda.
  • Ofrecer la oportunidad de que su trabajo de investigación de bachillerato esté autorizado por un centro de investigación de referencia.

Entorno a la investigación

  • Concienciar a los estudiantes en la importancia de la supercomputación en diferentes áreas de la investigación: la supercomputación es el tercer pilar de la ciencia y la ingeniería.
  • Conocer el funcionamiento de los centros de investigación vinculados con la supercomputación.
  • Poner en valor la multidisciplinariedad y la tecnología como piezas necesarias para el progreso del conocimiento.


Entorno a la supercomputación

  • Aprender que la supercomputación es una herramienta necesaria en diferentes disciplinas científicas.
  • Comprender la diferencia entre la investigación básica y la investigación aplicada en supercomputación.

Sesiones 2023

Módulo 1 - Introdución a la supercomputación
Sesión 1. ¿Qué es un superordenador?​

Día: Sábado 14 de enero, 2023

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Barcelona Supercomputing Center - Calle de Jordi Girona, 31

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Sesión a cargo de: Sergi Girona

Idioma: Catalán

Para comenzar el Locos por la Supercomputación, los estudiantes aprenderán qué es un superordenador, cuales son las partes necesarias para que funcione, cuales son las diferencias y también las similitudes con un ordenador de sobremesa, qué hace que sean tan rápidos y necesarios para la investigación científica. La sesión constará de una introducción a la supercomputación y de una visita completa a MareNostrum y a las instalaciones que hacen posible que funcione.

 
Sesión 2. Métodos y herramientas de programación para supercomputadores

Dia: Sábado 21 de enero, 2023

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Online

Coordinació de la sessió: Sara Ibáñez

Idioma: Català

En esta sesión se introduce el sistema operativo Linux y las herramientas más básicas para programar aplicaciones en supercomputadores. Se introducen los conceptos de sesión de usuario de Linux, herramientas de la línea de comandos, edición de ficheros, compiladores e intérpretes, lenguajes C, C++, Fortran y Python o estructura del computador, entre otros. La sesión se desarrolla solo "online" y durante la misma se da apoyo a los estudiantes para configurar correctamente la máquina virtual del Bojos, en los casos en los que haya habido algún problema con la instalación previa.

 
Sesión 3. Paralelismo​

Día: Sábado 28 de enero, 2023

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Barcelona Supercomputing Center - Calle de Jordi Girona, 31 y online

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Idioma: Catalán

En esta sesión veremos los detalles que son necesarios para aprovechar la ejecución paralela en los supercomputadores. Cada problema que queremos resolver en paralelo tiene sus particularidades y dificultades. Además, en un supercomputador tenemos que aprovechar el paralelismo dentro de cada ordenador (nodo) y entre ellos. Veremos qué mecanismos tenemos que utilizar para conseguir una coordinación eficiente de las diferentes tareas de les aplicaciones, bien si se ejecutan localmente en el mismo nodo o en otro nodo remoto. Los problemas que vamos resolviendo se presentarán también con ejemplos de código real. La sesión incluirá la presentación de los conceptos básicos del entorno de ejecución de aplicaciones (GNU/Linux y bibliotecas de apoyo), y ejecuciones de aplicaciones paralelas sencillas en un sistema real con la extracción y análisis de trazas con las herramientas Extrae y Paraver desarrolladas al BSC.

Módulo 2 - Matemáticas para la supercomputación
Sesión 4. Simulando el paso del tiempo en un laboratorio virtual​

Día: Sábado 4 de febrero, 2023

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Sesión online

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Idioma: Catalán

Los científicos sueñan con reproducir la evolución temporal de fenómenos físicos reales mediante simulaciones por ordenador. Veremos cómo las matemáticas proporcionan diferentes métodos para representar el paso del tiempo y cómo se utilizan en los supercomputadores.

Módulo 3 - Cómo hacer una simulación
Sesión 5 ¿Por qué los aviones vuelan y los coches no?​

Día: Sábado 11 de febrero, 2023

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Barcelona Supercomputing Center - Calle de Jordi Girona, 31

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Idioma: Catalán y Castellano

¿Por qué los aviones vuelan y los coches no? Cada vez más los procesos de ingeniería se simulan en superordenadores, tanto en el terreno de la investigación como en el de la industria. Entre los procesos que se simulan hay de ingeniería aeronáutica y automotriz, de biomecánica (osos, sistema cardiovascular, sistema respiratorio), sobre energía (eólica, solar, nuclear, petrolera), etc. En estas sesiones explicaremos cómo se desarrollan los programas de simulación, haciendo énfasis en la supercomputación, que ha permitido simular problemas impensables hace tan solo 10 años.

Sesión 6. Simular la Tierra

Día: Sábado 18 de febrero, 2023

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Barcelona Supercomputing Center - Calle de Jordi Girona, 31

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Idioma: Catalán

El interior de la Tierra, aunque parezca una roca redonda y aburrida, es todavía un gran desconocido para la mayoría de nosotros. De tanto en tanto, nos sorprende con grandes demostraciones de fuerza, como terremotos y volcanes, que nos permiten intuir que puede ser allí dentro las cosas no son tan tranquilas como esperábamos... Mediante física, matemáticas y superordenadores podemos aprender a descubrir sus propiedades y entender cómo funciona.

Sesión 7. Infraestructura de datos

Día: Sábado 25 de febrero, 2023

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Barcelona Supercomputing Center - Calle de Jordi Girona, 31

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Idioma: Catalán

A causa de la evolución tecnológica, cada humano genera, voluntariamente e involuntariamente, casi 2 MB de datos cada segundo, haciendo que cada día se generen 2,5 trillones de bytes. Analizar estos datos aporta tanto valor e información que se considera que "los datos son el nuevo petróleo". Para hacer este "refinado" de datos, es crucial disponer de infraestructuras de datos que permitan su gestión durante todo el proceso. En esta sesión aprenderemos los tipos y las partes fundamentales de estas infraestructuras. Además, practicaremos cómo obtener información, y sacar el máximo partido, de infraestructuras de datos mundialmente famosas.

Módulo 4 - Inteligencia artificial
Sesión 8. Introducción a la inteligencia artificial

Día: Sábado 4 de marzo, 2023

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Barcelona Supercomputing Center - Calle de Jordi Girona, 31

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Idioma: Catalán

¿Qué es? ¿Para qué sirve? A dónde nos llevará? Estas son las preguntas que nos servirán de hilo conductor en la primera sesión de inteligencia artificial (IA). Se espera que los participantes cuenten qué creen que se puede conseguir. Se introducirá la idea de que muchos algoritmos de IA intentan copiar la inteligencia ya presente en la naturaleza para aplicarla a la resolución de problemas concretos.

Llegados a este punto, se explicarán diferentes tecnologías de IA, como son los algoritmos genéticos, los algoritmos de búsqueda, teoría de juegos... Pondremos énfasis en los algoritmos de Machine Learning, y cómo se basan en la estadística y el método científico , con un taller donde los asistentes podrán experimentar y resolver problemas como éste.

 

Sesión 9. Deep Learning

Día: Sábado 11 de marzo, 2023

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Barcelona Supercomputing Center - Calle de Jordi Girona, 31

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Idioma: Catalán

Siguiendo con la idea introducida en la sesión de IA, se abordará el cerebro humano. Se hará una breve introducción de las bases biológicas del cerebro y se harán paralelismos con las redes neuronales artificiales. Después de esta introducción, se explicará como codifican la información de una manera útil y eficiente. Después de la sesión más teórica, es propondrán algunos juegos prácticos que ayuden a entender mejor el funcionamiento de las redes neuronales.

Módulo 5 - Cambio climático
Sesión 10. Palabra de climatólogo

Día: Sábado 18 de marzo, 2023

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Barcelona Supercomputing Center - Calle de Jordi Girona, 31

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Idioma: Catalán

Ponte en la piel de un investigador del clima y trabaja conjuntamente con nuestros científicos para descubrir el fascinante mundo de los procesos atmosféricos. ¿Qué queremos decir cuando hablamos del clima? ¿Se puede construir un modelo que unifique con precisión el comportamiento de los océanos y de la atmosfera? Descubre cómo uno de los superordenadores más potentes de Europa, alimentado con millones de datos, nos permite predecir el clima del futuro. Lo harás con tus manos y te lo creerás: ¡palabra de climatólogo!

​Módulo 6 - Biología computacional​
Sesión 11. Introducción a la genómica

Día: Sábado 15 de abril, 2023

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Barcelona Supercomputing Center - Calle de Jordi Girona, 31

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Idioma: Catalán / castellano

¿Qué nos hace diferentes a las personas? ¿Qué enfermedades podemos desarrollar a lo largo de nuestra vida? Identificar mutaciones en nuestro ADN nos puede ayudar tanto a detectar enfermedades como conocer nuestros orígenes o saber quién es nuestro padre. Veremos cómo se detectan y se interpretan las variaciones en nuestro genoma.

Sesión 12. Proteínas y diseño de fármacos

Día: Sábado 22 de abril

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Barcelona Supercomputing Center - Calle de Jordi Girona, 31

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Idioma: Catalán

Las enzimas son un tipo de proteínas que permiten la existencia de la vida tal como la conocemos. Pequeños cambios en su secuencia conocidos como mutaciones pueden alterar su eficiencia y originar la aparición de enfermedades o procesos de resistencia a fármacos. Mediante herramientas bioinformáticas, aprenderemos las bases de algunas enfermedades y cómo se puede hacer un tratamiento personalizado para cada paciente.

Módulo 7 - Computación cuántica
Sesiones 13 y 14. Acércate a la computación cuántica

Día: Sábados 21 y 28 de octubre, 2023

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Barcelona Supercomputing Center - Calle de Jordi Girona, 31

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Idioma: Español

En esta sesión explicaremos los conceptos básicos de la computación cuántica, principalmente los qubits (bits cuánticos). Además, crearemos usuarios para utilizar la IBM Quantum Experience, una plataforma que permite componer, como si de una partitura se tratara, algoritmos cuánticos para después simularlos o enviarlos, en tiempo real, a uno de los ordenadores cuánticos del IBM. Y podremos testear los resultados probabilísticos característicos de la mecánica cuántica mediante algún programa sencillo.

Módulo 8 - Ciudades sostenibles
Sesión 15 y 16. Movilidad sostenible

Día: Sábados 4 y 11 de noviembre, 2023

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Barcelona Supercomputing Center - Calle de Jordi Girona, 31

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Idioma: Catalán / castellano

En las grandes ciudades se mueve un gran volumen de tráfico rodado que genera elevados niveles de contaminación. Uno de los grandes retos a los que se enfrentan las ciudades inteligentes es utilizar toda la información que se puede extraer de los vehículos en movimiento así como de las infraestructuras fijas que se encuentran en las calles para calcular cuántas emisiones generan los vehículos en cada momento, y utilizar esta información para tomar decisiones en términos de gestión de la movilidad. En esta sesión nos centraremos en el cálculo de emisiones en la ciudad a partir de los datos de movilidad que se pueden extraer con las tecnologías móviles, y experimentaremos en diferentes maneras de estimar y controlar las emisiones contaminantes en la ciudad.

 
Sesión 17. Clausura

Día: Sábado 25 de noviembre, 2023

Horario: Por definir

Lugar: Barcelona Supercomputing Center - Calle de Jordi Girona, 31

Calendario 2023
Calendario 2023
Sábado 14 de enero
Barcelona Supercomputing Center
¿Qué es un superordenador?
Sesión teórico-práctica. De 9:30h a 14:00h
Dissabte 21 de enero
Barcelona Supercomputing Center
Metodos y heramientas de programación para supercomputadores
Sesión teórico-práctica. De 9.30h a 14h
Sábado 28 de enero
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Paralelismo
Sesión teórico-práctica. De 9:30h a 14:00h
Sábado 4 de febrero
Sesión online
Simulando el paso del tiempo en un laboratorio virtual
Sesión teórico-práctica. De 9:30h a 14:00h
Sábado 11 de febrero
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
¿Por qué los aviones vuelan y los coches no?
Sesión teórico-práctica. De 9:30h a 14:00h
Sábado 18 de febrero
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Simular la Tierra
Sesión teórico-práctica. De 9:30h a 14:00h
Sábado 25 de febrero
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Infraestructuras de datos
Sesión teórico-práctica. De 9:30h a 14:00h
Sábado 4 de marzo
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Introducción a la Inteligencia Artificial
Sesión teórico-práctica. De 9:30h a 14:00h
Sábado 11 de marzo
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Deep Learning
Sesión teórico-práctica. De 9:30h a 14:00h
Sábado 18 de marzo
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Palabra de climatólogo
Sesión teórico-práctica. De 9:30h a 14:00h
Sábado 15 de abril
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Introducción a la genómica
Sesión teórico-práctica. De 9:30h a 14:00h
Sábado 22 de abril
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Proteínas y diseño de fármacos
Sesión teórico-práctica. De 9:30h a 14:00h
Sábado 21 de octubre
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Computación Cuántica (I)
Sesión teórico-práctica. De 9:30h a 14:00h
Sábado 28 de octubre
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Computación cuántica (II)
Sesión teórico-práctica. De 9:30h a 14:00h
Sábado 4 de noviembre
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Movilidad sostenible (I)
Sesión teórico-práctica. De 9:30h a 14:00h
Sábado 11 de noviembre
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Movilidad sostenible (II)
Sesión teórico-práctica. De 9:30h a 14:00h
Sábado 25 de noviembre
Barcelona Supercomputing Center - Carrer de Jordi Girona, 29-31
Acto de clausura
Acto de clausura y entrega de diplomas