Programa de CienciaPrograma de CienciaComputacionalComputacional

Chris StephensCoordinador de Ciencia Computacional, MTUICSimposio 16-19 de octubre 2007

¿Qué es la Ciencia Computacional?

• En lo grande…

Ciencia dentro de…

Modelación y Simulación por computadora– Es distinto a la Computación (un estudio matemático)– Es distinto a las dos ramas principales de la ciencia –

experimento y teoría

• Y dentro del MTUIC…

Ciencia Informática

Ciencia Computacional

Modelación matemática

Hidrodinámica

Minería de datos

Mercadosfinancieros Microarreglos

Biodiversidad

Desempeñoestudiantil

HEP-ALICE

Mercados financieros(simulación)

Baja Parametricidad Alta Baja Deductividad

Alta Alta Complejidad Baja

Dinámica

GenéticaPoblacional

SistemasComplejos

EconomíaBiología

Física

Química

Ingeniería

Objetivo

El objetivo del programa es crear conocimiento, diseñar y desarrollar herramientas para la investigación y las aplicaciones, así como formar recursos humanos en Ciencia Computacional. El Macroproyecto integra el capital humano disperso en la UNAM para crear una subred interdisciplinaria de excelencia en esta temática.

El Programa de Ciencia Computacional: La “Numeralia”

• Formación de una Red Académica y creación de una “Granja” de proyectos – el Programa NO es simplemente la suma de sus proyectos– 5 grupos integrados interdisciplinarios en plena marcha y 1 en

incubación – Incorporan 8 entidades universitarias con la participación de 26

académicos, 8 técnicos por honorarios y 15 estudiantes (6 de licenciatura, 3 de maestría y 6 de doctorado)

– Actividades y acciones fuera del contexto de los proyectos específicos (conferencias internacionales)

• Producción– 19 trabajos publicados en revistas internacionales, 6 artículos en

extenso Arbitrados en Memorias de Congresos Internacionales, 1 artículo en extenso Arbitrados en Memorias de Congresos Nacionales, elaborado 10 productos de tecnología, además de organización de 4 eventos académicos con participación de especialistas de alto nivel para la investigación y la formación de recursos humanos.

Investigación

Desarrollo de Software

Formación de Recursos Humanos

Infraestructura

Infraestructura

Infraestructura: Red de Laboratorios

IBT

ICN

IIB

IFC

FC

MTUIC

Laboratorio de Sistemas Complejos

Laboratorio deBioinformática

HidrodinámicaComputacional

CienciaInformática

Infraestructura e Investigación: Computación en GRID: Cómputo de Alto Rendimiento, H. Benítez, IIMAS

Facultad de Ciencias, 16 + 40 procesadoresIIMAS, 8 procesadoresPostgrado de Cómputo, 4 procesadoresFacultad de Ingeniería, 10 procesadoresDGSCA, 8 procesadoresIFC, 26 Nodos, 34 procesadoresIBT, 35 Nodos, 70 procesadoresCCG, 15 y 30 nodos

DEMANDA Proyectos como el de

Bioinformática

OFERTA Proyecto de Cómputo de Alto RendimientoMercado de

Conocimientos

“Computación en equipo”

Desarrollo de Software

Desarrollo de Software: La plataforma DINAMICA, H. Carrillo, L. Nava, FC

DINÁMICA es un IDE (Integrated Development Environment)

Desarrollo de Software: La plataforma DINAMICA

Profesores, investigadores y estudiantes pueden usar DINÁMICA para la investigación o la docencia de diferentes áreas de la ciencia.

Desarrollo de Software: UNAMALLA, P. Barrera, FC

La solución de ecuaciones diferenciales por computadorarequiere que se convierte el problema de un problema continuoa un problema discreto. Esto se logra a través de la generaciónde una malla

El software generauna malla a partirde la selección deun contorno de frontera

Investigación

Investigación: Modelación de Sistemas Gaseosos, Radiativos y Gravitatorios: Dr. Alejandro Raga, Instituto de Ciencias Nucleares.

• Problemas de hidrodinámica numérica (astrofísica, física de plasmas)– Simulación de fenómenos colectivos como el

“plasmon” – El “plasmon” puede representar, por ejemplo, el

pasaje del medio interestelar de una galaxia dentro del medio intergaláctico

– Desarrollos recientes (últimos 3-4 años) permiten estudiar simulaciones en 3D no simplemente 2D

Investigación: Modelación de Sistemas Gaseosos, Radiativos y Gravitatorios: Dr. Alejandro Raga, Instituto de Ciencias Nucleares.

Investigación: Evolución del código genético y teoría neutral de evolución molecular con color, Dr. Marco José, IIB

• ¿Qué es el origen del Código Genético Universal (CGU)? – Código relaciona ADN a proteínas (tripletes de

nucleótidos a aminoácidos) pero problema del “huevo y la gallina”

– Proponer un mundo de ARN y luego un código previo entre tripletes de ARN y aminoácidos que dio origen al CGU

– “An extended RNA code and its relationship to the standard genetic code: an algebraic and geometrical approach” - Premiado por la Academia de Ciencias de Cuba

Investigación: Modelación matemática y computacional para la manufactura de componentes ingenieriles, Bernardo Hernández, FQ

• Sector manufactura: 16.3 % del PIB en 20031

• La industria mexicana diseña y optimiza sus procesos mediante ensayo y error

• Los paquetes de cómputo comerciales son caros y no se tiene acceso al código

• La formulación matemática del problema es común a otros sistemas de interés para la ingeniería y la ciencia

• Es deseable contar con objetos de aprendizaje para la enseñanza de la ingeniería

• El método numérico (MEF) no estaba incluido, originalmente, en DINAMICA

1 INEGI

Modelo matemático

TEMPERATURA MICROESTRUCTURA

DESPLAZAMIENTO

PROPIEDADES MECÁNICAS

DISTORSIÓN RESIDUAL

ESFUERZOS RESIDUALES

Resultados: Lecho fluidizado

Formación de Recursos Humanos

• Cursos y Conferencias• Apoyo al Postgrado de Ciencia y Ingeniería de

la computación – 20 profesores invitados, sinodales de tesis

• Tesis de Postgrado y de Licenciatura– Ejemplo: Tesis doctoral “Emergencia de Grados de

Libertad Efectivos en Sistemas Adaptativos”, Jorge Cervantes, Postgrado en Ciencia e Ingeniería de la Computación, Septiembre 2007

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Punto de recombinación

Mezclamiento de materia genética en el meiosis: ¿porque ocurre y porque occurre con mas alta frecuencia en unos lugares especiales – “hot spots”?

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0 Dos “bloques” de genes con interacciones epistáticas dentrode un bloque pero no entrebloques

Muestra que el efecto de la recombinaciónes positivo si logra recombinar “bloques”pero negativo si recombinar partes queno son bloques

Publicado en las Memorias de FOGA 2007patrocinado por el MTUIC

Conclusiones

• En el área de la Ciencia Computacional, el MTUIC ha dado un gran impulso en la formación de una red de interesados, tanto investigadores como técnicos y estudiantes, permitiéndolos descubrir y explotar sinergias nuevas y emergentes, promover la colaboración interdisciplinaria y lograr una mayor transferencia de conocimientos

• Los productos de esta red se manifiestan en los cuatro elementos importantes de: infraestructura, software, investigación y formación de recursos humanos

• El MTUIC esta proporcionando nuevas paradigmas para hacer la ciencia en la UNAM