El curs

Barcelona Supercomputing Center

Del 18 de enero al 14 de noviembre 

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.

Durante las 19 sesiones teórico-prácticas (más la conclusión) los estudiantes conocen 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 introduce en tecnologías de frontera del mundo de la informática, como la Inteligencia Artificial y la Computación Cuántica.

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
  • Ciudades inteligentes

Sesiones

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

Día: Sábado 18 de enero

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Calle Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Sesión a cargo de: Sergi Girona

Idioma: Catalán

Para empezar el Locos por la Supercomputación, los estudiantes aprenderán qué es un superordenador, cuáles son las partes necesarias para que funcione, cuáles son las diferencias y también las similitudes con un ordenador de sobremesa, que hace que sean tan rápidos y necesarios para la búsqueda científica. La sesión constará de una introducción a la supercomputación y de una visita completa a MareNostrum 4 y en las instalaciones que hacen posible que funcione.

Sesión 2. Construimos nuestro superordenador paralelo


Día: Sábado 25 de enero

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Calle Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Sesión a cargo de: Filippo Mantovani

Idioma: Español

Después de haber visto el supercomputador MareNostrum, veremos cómo construir y utilizar un pequeño superordenador en nuestro país. La sesión proporcionará fundamentos teóricos, ejemplos y actividades de laboratorio para que los estudiantes aprendan los conceptos básicos de hardware y software.

Sesión 3. Paralelismo


Día: Sábado 1 de febrero

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Calle Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Sesión a cargo de: Marta García y Xavier Martorell

Idioma: Catalán

En esta sesión veremos los detalles necesarios para aprovechar la ejecución paralela en los supercomputadores. Cada problema que resolvemos en paralelo tiene sus particularidades y dificultades. Además, en un supercomputador se debe 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 las aplicaciones, si se ejecutan localmente o en otro nodo remoto. Los problemas a resolver 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 librerías 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 en el BSC.

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

Día: Sábado 8 de febrero

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Calle Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Sesión a cargo de: Xevi Roca

Idioma: Catalán

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

Más información:

Motivación e importancia de simular el tiempo en ciencia y tecnología

Sesión teórico-práctica

Taller de Python para experimentar

Sesión 5. Herramientas de simulación: videojuegos y ceros de funciones

Día: 15 de febrero

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Calle Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Sesión a cargo de: Eloi Ruiz-Gironès

Idioma: Catalán

En esta sesión veremos que los métodos geométricos que se utilizan para representar objetos y personajes animados en videojuegos y películas son muy similares a los utilizados en super-computación. También veremos como los métodos matemáticos para encontrar ceros de funciones continuas se utilizan en super-computación para resolver sistemas de ecuaciones gigantescos. Estas herramientas permiten a los científicos realizar simulaciones de fenómenos físicos reales como son la aerodinámica de los aviones o la deformación de objetos sólidos.

Más información:

Motivación e importancia de la geometría por simulación

sesión teórico-práctica

Taller de Python para experimentar

Módulo 3 - Cómo hacer una simulación
Sesión 6. ¿Por qué los aviones vuelan y el coches no?

Día: Sábado 22 de febrero

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Calle Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Sesión a cargo de: Guillaume Houzeaux

Idioma: Catalán / Castellano

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 las hay de ingeniería aeronáutica y automotriz, de biomecánica (huesos, 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 sólo 10 años.

Módulo 4 - Inteligencia artificial
Sessió 9. Introducción a la inteligencia artificial

Día: Sábado 14 de marzo

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Calle Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Sesión a cargo de: Darío García

Idioma: Catalán

Que 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 introducirán los algoritmos genéticos (basados en la teoría de la evolución) explicando qué son, cómo y por qué funcionan.

Sesión 10. Deep Learning

Día: Sábado 21 de marzo

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Calle Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Sesión a cargo de: Armand Vilalta

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 neurales artificiales. Después de esta introducción, se explicará cómo codifican la información de una manera útil y eficiente. Después de la sesión más teórica, se propondrán algunos juegos prácticos que ayuden a entender mejor el funcionamiento de las redes neuronales.

Más información: Para terminar la sesión, se mostrarán ejemplos de aplicación de las redes neuronales profundas en la creación de arte seguido de un debate sobre el tema.

Módulo 5 - Cambio climático
Sesión 10. Palabra de climatólogo (1)

Día: Sábado 28 de marzo

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Calle Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Sesión a cargo de: Pablo Echevarría

Idioma: Español

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 atmósfera? Descubre como uno de los superordenadores más potentes en Europa, alimentado con millones de fechas, nos permite predecir el clima del futuro. Lo harás con tus manos y te lo creerás: palabra de climatólogo!

Sesión 11. Palabra de climatólogo (2)

Día: Sábado 18 de abril

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Calle Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Sesión a cargo de: Raffaele Bernardello

Idioma: Español

Cuando la ciencia básica permite el desarrollo de aplicaciones útiles, la cosa se vuelve más emocionante. Como investigador del clima, te puedes unir a nuestro equipo de especialistas en transferencia de conocimiento para desarrollar un auténtico servicio climático. Una solución que puede impactar sobre amplios sectores sociales y productivos para mejor su día a día. Para este reto, necesitarás potenciar tus habilidades científicas y sociales: ¡palabra de climatólogo!

Módulo 6 - Computación cuántica
Sesión 12 y 13. Introducción a la computación cuántica

Día: Sábado 25 de abril y 9 de mayo

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Calle Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Sesión a cargo de: Artur García

Idioma: Catalán

En esta sesión, explicaremos los conceptos básicos de la computación cuántica, principalmente sus ladrillos, los qubits (bits cuánticos). Además, vamos a crear 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 de IBM. Y podremos testear los resultados probabilísticos característicos de la mecánica cuántica mediante algún programa sencillo.

​Módulo 7 - Biología computacional
Sesión 15. Introducción a la genómica
Sesión 16. Proteínas y diseño de fármacos
Sesión 17. De las redes sociales en las redes biológicas. Minería de textos biomédicos
Módulo 8 - Ciudades Inteligentes
Sesión 18. Movilidad inteligente
Sesión 19. Movilidad sostenible
Sesión 20. Acto de clausura
Calendario
Calendario
18 de enero
¿Qué es un superordenador?
Barcelona Supercomputing Center (BSC)
25 de enero
Construimos un superordenador
Barcelona Supercomputing Center (BSC)