El curso

Barcelona Supercomputing Center

Del 16 de enero al 15 de mayo 2021

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 14 sesiones teórico-prácticas 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 introduce en tecnologías de frontera del mundo de la informática, como la Inteligencia Artificial y la Computación Cuántica.

Es imprescindible que cada estudiante lleve su ordenador portátil para trabajar en cada sesión.

Las inscripciones al curso de Supercomputación del programa Locos por la ciencia estarán abiertas del 16 de septiembre al 29 de octubre de 2020 y entre todos los inscritos se seleccionarán 25 estudiantes de 1º bachillerato que participarán en la 3ª edición del curso dentro de la 9ª edición del programa Locos por la ciencia que tendrá lugar en el 2021.

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 2021

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

Día: Sábado 16 de enero

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Sesión online

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. Paralelismo​

Día: Sábado 23 de enero

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Sesión online

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Sesión a cargo de: Marta García i Xavier Martorell

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 3. Simulando el paso del tiempo en un laboratorio virtual​

Día: Sábado 30 de enero

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Sesión online

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 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 4. ¿Por qué los aviones vuelan y los coches no?​

Día: Sábado 6 de febrero

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Sesión online

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Sesión a cargo de: Guillaume Houzeaux, Oriol Lemkuhl i Herbert Owen

Idioma: Catalán/Castellano

¿Por qué los aviones vuelan y los coches no? Cada vez más los procesos de ingeniería se simulan en superordinadores, 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 5. Simular la Tierra

Día: Sábado 13 de febrero

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Sesión online

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Sesión a cargo de: Josep de la Puente i Octavio Castillo

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.

Módulo 4 - Inteligencia artificial
Sesión 6. Introducción a la inteligencia artificial​

Día: Sábado 20 de febrero

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Sesión online

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Sesión a cargo de: Darío García, Armand Vilalta, Ferran Parés i Víctor Giménez

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 expliquen 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 este.

Sesión 7. Redes neuronales

Día: Sábado 27 de febrero

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Sesión online

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Sesión a cargo de: Darío García, Armand Vilalta, Ferran Parés i Víctor Giménez

Idioma: Catalán

Propuesta de un ejercicio práctico para entender las redes neuronales.

Módulo 5 - Cambio climático
Sesión 8. Ciencias de la Tierra

Día: Sábado 6 de mazo

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Sesión online

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Sesión a cargo de: Froila Palmeiro i Raffaele Bernardello

Idioma: Castellano

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 - Computación cuántica
Sesión 9. Computación cuántica​

Día: Sábado 13 de marzo

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Sesión online

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Sesión a cargo de: Alba Cervera i Artur García

Idioma: Catalán

En esta sesión, explicaremos los conceptos básicos de la computación cuántica, principalmente sus maónes, 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 7 - Biología computacional​
Sesión 10. Introducción a la genómica

Dia: Sábado 10 de abril

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Sesión online

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Sesión a cargo de: Montserrat Puiggròs, Romina Royo, Maria Rigau

Idioma: Catalán

¿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 a conocer nuestros orígenes o saber quien es nuestro padre. Veremos cómo se detectan y se interpretan las variaciones en nuestro genoma.

Sesión 11. Proteínas y diseño de fármacos

Día: Sábado 17 de abril

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Sesión online

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Sesión a cargo de: Pep Amengual

Idioma: Catalán

Las enzimas son un tipo de proteínas que permiten la existencia de la vida tal y 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 8 - Ciudades Inteligentes
Sesión 12. Movilidad inteligente

Día: Sábado 24 de abril

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Calle Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Sesión a cargo de: Sara Royuela i Eduardo Quiñones

Idioma: Catalán

¿Qué quiere decir una ciudad inteligente? ¿Cuándo veremos coches sin conductor? La supercomputación puede facilitar la vida cotidiana en las ciudades. Los grandes volúmenes de datos que se generan en las ciudades, por ejemplo, información de tránsito o movimiento de personas por las calles, pueden ser utilizados para gestionar mejor el espacio público. Pero el procesamiento de esta información requiere una capacidad de computación muy alta. En esta sesión nos centramos en un ejemplo donde el uso eficiente de esta información es clave: el coche autónomo. Veremos el gran volumen de datos necesario y los dispositivos para hacer posible una movilidad inteligente en las ciudades del futuro.

Sesión 13. Movilidad sostenible

Día: Sábado 8 de mayo

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Calle Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Sesión a cargo de: David Carrera

Idioma: Catalán

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 a 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 a 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 14. Acto de clausura

Día: Sábado 15 de mayo

Horario: 9.30h a 14h

Lugar: Calle Jordi Girona, 31 (Torre Girona)

Coordinación de la sesión: Sara Ibáñez

Sesión a cargo de: Sara Ibáñez

Idioma: Catalán

Calendario 2021
Calendario 2021
Sábado 16 de enero
Sesión online
¿Qué es un superordenador?
Sesión online. De 9.30h a 14h
Sábado 23 de enero
Sesión online
Paralelismo
Sesión online. De 9.30h a 14h
Sábado 30 de enero
Sesión online
Simulando el paso del tiempo en un laboratorio virtual
Sesión online. De 9.30h a 14h
Sábado 6 de febrero
Sesión online
¿Por qué los aviones vuelan y los coches no?
Sesión online. De 9.30h a 14h
Sábado 13 de febrero
Sesión online
Simular la Tierra
Sesión online. De 9.30h a 14h
Sábado 20 de febrero
Sesión online
Introducción a la inteligencia artificial
Sesión online. De 9.30h a 14h
Sábado 27 de febrero
Sesión online
Redes neuronales
Sesión online. De 9.30h a 14h
Sábado 6 de marzo
Sesión online
Ciencias de la Tierra
Sesión online. De 9.30h a 14h
Sábado 13 de marzo
Sesión online
Computación cuántica​
Sesión online. De 9.30h a 14h
Sábado 10 de abril
Sesión online
Introducción a la genómica
Sesión online. De 9.30h a 14h
Sábado 17 de abril
Sesión online
Proteínas y diseño de fármacos
Sesión online. De 9.30h a 14h
Sábado 24 de abril
BSC, Torre Girona - Calle Jordi Girona, 31
Movilidad inteligente
Sesión teórico-práctica. De 9.30h a 14h
Sábado 8 de mayo
BSC, Torre Girona - Calle Jordi Girona, 31
Movilidad sostenible
Sesión teórico-práctica. De 9.30h a 14h
Sábado 15 de mayo
BSC, Torre Girona - Calle Jordi Girona, 31
Acto de clausura
Acto de clausura y entrega de diplomas. De 9.30h a 14h