u0479 la natura una font d`inspiracio computacional

U0479 CURS: LA NATURA UNA FONT D’INSPIRACIÓ
COMPUTACIONAL
PROFESSORAT Agustín Riscos, Ignació Pérez, Miguel Ángel Martínez,
Antoni Margalida i MªAngels Colomer.
INTRODUCCIÓ
Es tracta d’un curs interdisciplinari que aplega camps tan diferents com poden ser
l’ecologia, les matemàtiques i la informàtica. Per poder resoldre molts dels
problemes plantejats avui en dia, és necessari tenir uns bons coneixements
d’aspectes molt diferents i que difícilment els té una sola persona. Per tant, esdevé
quasi indispensable la formació de grups interdisciplinaris, on cada persona és
especialista en una temàtica concreta, però té coneixements bàsics dels altres, el
que fa que es pugui establir una comunicació i entesa del tema que s’ha d’estudiar.
El curs s’estructura en 5 mòduls. Al primer bloc es fa una introducció als models
naturals, inspirats en processos naturals. La natura treballa en paral—lel, i molts
processos interaccionen entre sí. Per implementar aquest models cal disposar d’una
eina adequada a la seva filosofia. Al segon bloc s’explica un nou llenguatge de
programació, P-lingua, que és de software lliure. En aquest bloc es plategen
exemples senzills, modelats amb computació natural, que es resoldran, de manera
que el/la participant es familiaritzi amb el nou llenguatge de programació. Al tercer
bloc, molt més informàtic, es comenten algunes eines per tal de fer les simulacions
més eficients. Aquest mòdul esdevé força més interessant per especialistes del
camp de la informàtica si bé són coneixements que de manera menys aprofundida
són molt útils en altres àrees. El penúltim bloc es dedica al plantejament d’un
problema real, complex, amb molt d’interès tant per als ecòlegs com als gestors,
per tal de garantir la viabilitat poblacional i conservació d’una espècie amenaçada
com és el trencalòs. En el darrer mòdul s’ensenya una solució al problema plantejat
en la sessió anterior basada amb p-systemes, s’explicarà la metodologia seguida
per l’obtenció del model, el model i el simulador creat amb el llenguatge exposat
durant el curs.
OBJECTIUS
Els principals objectius del curs són que els/les participants:
o es familiaritzin amb els models bioinspirats
o coneguin el gran potencial que tenen aquests models per resoldre problemes
complexes i
o siguin capaços d’implementar el seu paral—lelisme amb les eines de computació
que es disposa.
CONTINGUTS
Sessió 1
Prof. Agustin
Riscos Núñez
I. La Naturaleza viva: Una fuente de inspiración
computacional
1 - Introducción a la Computación Natural
1.1 - Modelos de computación
1.2 - Complejidad Computacional
1.3 - El problema P versus NP
2 - Computación Natural
2.1 - Computación bio-inspirada
2.2 - Modelos de Computación Natural
2.3 - Computación molecular basada en ADN
3 - Computación celular con membranas
3.1 - Las células de los organismos vivos
3.2 - Sistemas P: Funcionamiento
3.3 - Sistemas P: Un marco de modelización de fenómenos
biológicos
Sessió 2
Prof. Ignacio
Pérez Hurtado de
Mendoza
II. Herramientas de simulación para Computación Celular
1 - Introducción a los simuladores para sistemas P
1.1 - Necesidad de la implementación de simuladores
1.2 - Elementos comunes de los simuladores
2 - P-Lingua: Un lenguaje de programación para la definición de
sistemas P
2.1 - Variantes soportadas
2.2 - Sintaxis
2.3 - Simulador y compilador para línea de comandos
2.4 - Ejercicios prácticos
3 - Biblioteca pLinguaCore: Herramienta para la implementación
de simuladores
3.1 - Lectura de ficheros que definen sistemas P
3.2 - Exportación de ficheros que definen sistemas P
3.3 - Simulación de sistemas P
4 - Ejemplos prácticos
4.1 - Simulación de ecosistemas reales
Sessió 3
Prof. Miguel
Ángel Martínez
del Amor
III. Arquitecturas para la simulación eficiente
1 - Comparación de arquitecturas
1.1 - Cliente-Servidor
1.2 - Cliente-Cliente
1.3 - Memoria compartida
2 - Arquitecturas paralelas y multinúcleo actuales
2.1 - Clúster
2.2 - CMP
2.3 - Cell
2.4 - FPGA
2.5 - GPU
3 - Unidad de Procesamiento Gráfico (GPU)
3.1 - Evolución
3.2 - GPU vs CPU
3.3 - GPGPU
3.4 - GPUs actuales: Nvidia, ATI e Intel
4 - Introducción a CUDA
4.1 - Arquitectura
Sessió 4
Prof. Antoni
Margalida Vaca
Sessió 5
Profª. MªAngels
Colomer Cugat
4.2 - Modelo de programación
4.3 - Ejemplos básicos
4.4 - Optimización de código
4.5 - Instalación, configuración y compilación
4.6 - Ejemplo de diseño: sistema P con membranas activas
5 - Ejercicios prácticos
IV. El quebrantahuesos
1 - Ecología de la especie
1.1 – Descripción de la especie
1.2 – Ecología comportamental
1.3 - Hábitat
1.4 – Distribución y evolución poblacional
1.5 – Problemática y conservación
2 - Políticas sanitarias vs ambientales
2.1 – Contradicciones entre políticas sanitarias y ambientales
2.3 – Efectos en el futuro de las poblaciones de
quebrantahuesos.
3 - Importancia de la modelización en la biología de la
conservación
3.1 – Necesidad de los modelos para simular la tendencia
poblacional de las especies
3.2 – Importancia de los modelos para el manejo y gestión de
las especies
V. Un modelo bioinspirado para el estudio del
quebrantahuesos
1 – P-systema para el modelado de una población de
quebrantahuesos
1.1 – Procesos a modelar
1.2 – Estructura del modelo
1.3 – Reglas de evolución
2 – Software para simular el modelo
2.1 – Fichero P-lingua
2.2 – Depuración
2.3 – Resultados.
3 – Aplicaciones de los resultados
3.1 – Simulación de la evolución de especies
3.2 – Gestión de las especies
Durada: 20 hores
Lloc: ETSEALL
Dia: 4, 11, 18, 25 de març i 1 d’abril (5 dijous seguits)
Horari:. 10.00 a 14.00 hores
Inscripció: Telemàticament omplint el formulari que apareix al web de l' ICE,
dins de la Unitat de Professorat Universitari
http://www.ice.udl.cat/upu/activitats.php?quad=2
Observacions:
Aquesta activitat no es durà a terme si no hi ha un mínim de 10 persones
inscrites.
Nombre màxim d’assistents: 30.