Planificación multinivel eficiente con aprovisionamiento dinámico en grids y clouds

La consolidación de las grandes infraestructuras para la Computación Distribuida ha resultado en una plataforma de Computación de Alta Productividad que está lista para grandes cargas de trabajo. Los mejores exponentes de este proceso son las federaciones grid actuales. Por otro lado, la Computación Cloud promete ser más flexible, utilizable, disponible y simple que la Computación Grid, cubriendo además muchas más necesidades computacionales que las requeridas para llevar a cabo cálculos distribuidos. En cualquier caso, debido al dinamismo y la heterogeneidad presente en grids y clouds, encontrar la asignación ideal de las tareas computacionales en los recursos disponibles es, por definición un problema NP-completo, y sólo se pueden encontrar soluciones subóptimas para estos entornos. Sin embargo, la caracterización de estos recursos en ambos tipos de infraestructuras es deficitaria. Los sistemas de información disponibles no proporcionan datos fiables sobre el estado de los recursos, lo cual no permite la planificación avanzada que necesitan los diferentes tipos de aplicaciones distribuidas. Durante la última década esta cuestión no ha sido resuelta para la Computación Grid y las infraestructuras cloud establecidas recientemente presentan el mismo problema. En este marco, los planificadores (brokers) sólo pueden mejorar la productividad de las ejecuciones largas, pero no proporcionan ninguna estimación de su duración. La planificación compleja ha sido abordada tradicionalmente por otras herramientas como los gestores de flujos de trabajo, los auto-planificadores o los sistemas de gestión de producción pertenecientes a ciertas comunidades de investigación. Sin embargo, el bajo rendimiento obtenido con estos mecanismos de asignación anticipada (early-binding) es notorio. Además, la diversidad en los proveedores cloud, la falta de soporte de herramientas de planificación y de interfaces de programación estandarizadas para distribuir la carga de trabajo, dificultan la portabilidad masiva de aplicaciones legadas a los entornos cloud...

Generadores ScalaCheck para property-based testing de programas Spark y Spark Streaming

En los últimos años hemos sido testigos de la expansión del paradigma big data a una velocidad vertiginosa. Los cambios en este campo, nos permiten ampliar las áreas a tratar; lo que a su vez implica una mayor complejidad de los sistemas software asociados a estas tareas, como sucede en sistemas de monitorización o en el Internet de las Cosas (Internet of Things). Asimismo, la necesidad de implementar programas cada vez robustos y eficientes, es decir, que permitan el cómputo de datos a mayor velocidad y de los se obtengan información relevante, ahorrando costes y tiempo, ha propiciado la necesidad cada vez mayor de herramientas que permitan evaluar estos programas. En este contexto, el presente proyecto se centra en extender la herramienta sscheck. Sscheck permite la generación de casos de prueba basados en propiedades de programas escritos en Spark y Spark Streaming. Estos lenguajes forman parte de un mismo marco de código abierto para la computación distribuida en clúster. Dado que las pruebas basadas en propiedades generan datos aleatorios, es difícil reproducir los problemas encontrados en una cierta sesion; por ello, la extensión se centrará en cargar y guardar casos de test en disco mediante el muestreo de datos desde colecciones mayores.

CloudBotNet

La Ciberseguridad es un campo que cada día está más presente en nuestra vida con el avance de la tecnología. Gobiernos, militares, corporaciones, instituciones financieras, hospitales y otros negocios recogen, procesan y almacenan una gran cantidad de información confidencial en sus ordenadores y transmiten estos datos a través de redes a otros ordenadores. Con el creciente volumen y la sofisticación de los Ciberataques, se requiere una atención continua para proteger los negocios sensibles y la información personal así como salvaguardar la seguridad nacional. En el futuro casi todo va a ser informático por lo que con el avance de la tecnología nuevas amenazas aparecen, más peligrosas y sofisticadas. El enfoque de nuestro proyecto es demostrar que con unos pocos conocimientos de redes, seguridad, computación en la nube y unas pocas líneas de código se puede implementar una potente herramienta de ataque que puede poner en peligro la integridad y confidencialidad de los usuarios e instituciones.

Verificación de algoritmos y estructuras de datos en Dafny

La verificación formal de un programa es la demostración de que este funciona de acuerdo a una descripción del comportamiento esperado en toda posible ejecución. La especificación de lo deseado puede utilizar técnicas diversas y entrar en mayor o menor detalle, pero para ganarse el título de formal esta ha de ser matemáticamente rigurosa. El estudio y ejercicio manual de alguna de esas técnicas forma parte del currículo común a los estudios de grado de la Facultad de Informática y del itinerario de Ciencias de la Computación de la Facultad de Ciencias Matemáticas de la Universidad Complutense de Madrid, como es el caso de la verificación con pre- y postcondiciones o lógica de Hoare. En el presente trabajo se explora la automatización de estos métodos mediante el lenguaje y verificador Dafny, con el que se especifican y verifican algoritmos y estructuras de datos de diversa complejidad. Dafny es un lenguaje de programación diseñado para integrar la especificación y permitir la verificación automática de sus programas, con la ayuda del programador y de un demostrador de teoremas en la sombra. Dafny es un proyecto en desarrollo activo aunque suficientemente maduro, que genera programas ejecutables.

La nube como apoyo a la producción audiovisual

En esta investigación analizaremos las capacidades de la nube, centrándonos en la computación (entendiendo esta como la capacidad de procesamiento) y el almacenamiento de datos geolocalizados (redes de entrega de contenidos). Estas capacidades, unidas al modelo de negocio que implica un coste cero por aprovisionamiento y el pago por uso, además de la reducción de costes mediante sinergias y optimización de los centros de datos, suponen un escenario interesante para las PYMES dedicadas a la producción audiovisual. Utilizando los servicios en la nube, una empresa pequeña puede, en cuestión de minutos, alcanzar la potencia de procesamiento y distribución de gigantes de la producción audiovisual, sin necesidad de ocupar sus instalaciones ni pagar por adelantado el alquiler de los equipos. Describiremos los servicios de AWS (Amazon Web Services) que serían útiles a una empresa, el uso que darían de dichos servicios y su coste, y lo compararemos con el presupuesto por realizar una misma instalación físicamente en dicha empresa, teniendo que comprar e instalar los equipos.

Los orbitales en la educación química: un análisis mediante su representación gráfica

La constitución atómica de la materia está en la base de la química. Saber cómo se unen y cómo se separan los átomos es tener la clave de las transformaciones de la materia, que son el objeto de esta ciencia. Tendemos a imaginarnos a los átomos como pequeñas partículas, como bolitas, pero desde los años 1930 sabemos que no se puede entender su comportamiento microscópico mediante la física clásica. La mejor teoría que tenemos para este dominio es la mecánica cuántica, pero en ella la descripción más fundamental y completa de los sistemas no es a través de las variables clásicas, propias de las partículas, como la posición y el momento, sino de la función de onda. La función de onda es un objeto matemático que contiene toda la información del sistema. Sin embargo, ni extraer esa información ni interpretarla es sencillo, lo que supone una serie de problemas. Por ejemplo, casi noventa años después de su nacimiento la teoría cuántica apenas está presente en la enseñanza secundaria. Y el problema no afecta sólo al ámbito educativo. Por ejemplo, la química había desarrollado desde mediados del siglo XIX la teoría estructural, de enorme poder explicativo, que los químicos siguen empleando hoy en día. Además, si la función de onda de una partícula es un objeto extraño, la de un sistema de varias, como una molécula es, además, difícil de tratar matemáticamente. Pero la química necesitaba acceder a la estructura microscópica y a la reactividad de las moléculas... Mucho antes de que el avance de la computación pusiera a disposición de los químicos herramientas para resolver por la fuerza sus problemas, ya habían desarrollado modelos para incorporar la mecánica cuántica de forma relativamente sencilla a su arsenal y en esos modelos los protagonistas eran un tipo especial de funciones de onda, los orbitales. Los orbitales son funciones de onda de una sola partícula y por tanto mucho más sencillas de calcular e interpretar que las de los sistemas complejos. A cambio, no dan cuenta de todas las complejidades de una molécula, por ejemplo de las interacciones entre sus electrones. La química es una ciencia capaz de utilizar simultáneamente varios modelos diferentes e incluso contradictorios para cubrir su territorio y eso es lo que hizo, de más de una manera, con los orbitales, de origen cuántico, la teoría estructural clásica y los modelos semiclásicos del enlace a través de pares de electrones localizados. El resultado es un modelo híbrido y difícil de definir, pero eficaz, versátil, intuitivo, visualizable... y limitado, que se puede introducir incluso en niveles preuniversitarios. A pesar de eso, la enseñanza de los modelos cuánticos sigue siendo problemática. A los alumnos les resultan complicados y muchos expertos creen además que los confunden y mezclan con los clásicos. Se trata, pues de un problema abierto. Esta tesis tiene el propósito de dilucidar el papel de los orbitales en la educación química analizando casos de uso de sus representaciones gráficas, que son muy importantes en toda la química y aún más en estos modelos, que tienen un fuerte componente visual, analógico y metafórico. Los resultados de los análisis muestran una notable coherencia de uso de las imágenes de orbitales en enseñanza e investigación: En química los orbitales no son únicamente funciones matemáticas que se extienden por toda la molécula, sino también contenedores de electrones localizados que interaccionan por proximidad con transferencia de electrones Muchas veces estos modelos intuitivos se utilizan después de los cálculos cuánticos para interpretar los resultados en términos próximos a la química estructural. Aquí está la principal diferencia con los usos educativos: en la enseñanza, especialmente la introductoria, el modelo intuitivo tiende a ser el único que se usa.

Modelo de gestión del conocimiento para el impacto económico. Aplicación al sector defensa

En el escenario actual macro económico la toma de decisiones en materia económica de cualquier entidad pública debe de estar sustentada por una adecuada inteligencia económica. Es prioritario disponer de modelos, procesos, técnicas y herramientas que permitan garantizar un control adecuado de todas sus inversiones. En la presente tesis exponemos un modelo de gestión del conocimiento basado en el marco Input-Output (IO), que nos permite conocer el impacto económico de los programas públicos. Este modelo está soportado por un sistema de información que coadyuvará a los analistas económicos para la toma de decisiones en el campo de las inversiones públicas. El principal objetivo de la tesis es la creación y desarrollo de este modelo denominado MOCIE (Modelo del Conocimiento para el Impacto Económico). No obstante, en la tesis además de profundizar sobre este modelo y la gestión del conocimiento en materia económica de los grandes programas públicos, se ha realizado un estudio que ha abarcado diferentes líneas de investigación complementarias como el análisis IO, la ingeniería y la arquitectura de sistemas de la información, la economía de la Defensa o la computación genética. El modelo propuesto en esta tesis se ha puesto en práctica en un sector económico muy específico dentro de la economía nacional: el sector de la defensa. Por tanto, ha sido también necesario realizar un estudio en profundidad del propio sector y de la gestión de los programas públicos en el ámbito de la Defensa. MOCIE se estructura a través de tres capas de gestión del conocimiento que nos permiten, por un lado, la percepción de los componentes existentes en el entorno de las inversiones públicas y la comprensión de su significado en términos de impacto económico y su relación con el resto de variables macroeconómicas nacionales y, por otro, la proyección y monitorización de su estado a lo largo de todo el ciclo de vida de los programas públicos...