Interfaz de usuario para un simulador de redes de Petri coloreadas

Aquest projecte presenta el desenvolupament d'una interficie d'usuari que permet visualitzar i interpretar, en forma de text o en forma gràfica, els resultats de la simulació de models de Xarxes de Petri Acolorides (XPAs). L'estudi de les solucions obtingudes mitjançant la simulació de models de XPAs, permetrà analitzar i evaluar tant el comportament com el rendiment del sistema modelat. La interficie ha estat programada en Visual C++.

Solució paral·lelitzada d'interpolació kriging amb ajust automatitzat del variograma

El principal objectiu d'aquest treball és proporcionar una metodologia per a reduir el temps de càlcul del mètode d'interpolació kriging sense pèrdua de la qualitat del model resultat. La solució adoptada ha estat la paral·lelització de l'algorisme mitjançant MPI sobre llenguatge C. Prèviament ha estat necessari automatitzar l'ajust del variograma que millor s'adapta a la distribució espacial de la variable d'estudi. Els resultats experimentals demostren la validesa de la solució implementada, en reduir de forma significativa els temps d'execució final de tot el procés.

Efficient knowledge retrieval to calibrate input variables in forest fire prediction

Forest fires are a serious threat to humans and nature from an ecological, social and economic point of view. Predicting their behaviour by simulation still delivers unreliable results and remains a challenging task. Latest approaches try to calibrate input variables, often tainted with imprecision, using optimisation techniques like Genetic Algorithms. To converge faster towards fitter solutions, the GA is guided with knowledge obtained from historical or synthetical fires. We developed a robust and efficient knowledge storage and retrieval method. Nearest neighbour search is applied to find the fire configuration from knowledge base most similar to the current configuration. Therefore, a distance measure was elaborated and implemented in several ways. Experiments show the performance of the different implementations regarding occupied storage and retrieval time with overly satisfactory results.

Automatización de la gestión del ciclo de vida de entornos Linux y Solaris

Los requisitos del Negocio que requieren un gran crecimiento generan mayor complejidad en los Centros de Cómputo.Son los administradores quienes necesitan gestionar el creciente volumen de datos, aplicaciones, y usuarios, así como la rápida proliferación de los servidores y los diferentes sistemas operativos. En este proyecto se pretende reducir la complejidad en la gestión de los Centros de Cómputo, combinando la automatización de la gestión del ciclo de vida y todas las medidas de contingencia necesarias para mantener la integridad de los mismos.

Gestor d'entorns virtuals per a l'execució de tasques d'altes prestacions

Amb l'evolució de la tecnologia les capacitats de còmput es van incrementant i problemes irresolubles del passat deixen de ser-ho amb els recursos actuals. La majoria d'aplicacions que s'enfronten a aquests problemes són complexes, ja que per aconseguir taxes elevades de rendiment es fa necessari utilitzar el major nombre de recursos possibles, i això les dota d'una arquitectura inherentment distribuïda. Seguint la tendència de la comunitat investigadora, en aquest treball de recerca es proposa una arquitectura per a entorns grids basada en la virtualització de recursos que possibilita la gestió eficient d'aquests recursos. L'experimentació duta a terme ha permès comprovar la viabilitat d'aquesta arquitectura i la millora en la gestió que la utilització de màquines virtuals proporciona.

Análisis de rendimiento de aplicaciones paralelas de memoria compartida: problema N-body

Este trabajo analiza el rendimiento de cuatro nodos de cómputo multiprocesador de memoria compartida para resolver el problema N-body. Se paraleliza el algoritmo serie, y se codifica usando el lenguaje C extendido con OpenMP. El resultado son dos variantes que obedecen a dos criterios de optimización diferentes: minimizar los requisitos de memoria y minimizar el volumen de cómputo. Posteriormente, se realiza un proceso de análisis de las prestaciones del programa sobre los nodos de cómputo. Se modela el rendimiento de las variantes secuenciales y paralelas de la aplicación, y de los nodos de cómputo; se instrumentan y ejecutan los programas para obtener resultados en forma de varias métricas; finalmente se muestran e interpretan los resultados, proporcionando claves que explican ineficiencias y cuellos de botella en el rendimiento y posibles líneas de mejora. La experiencia de este estudio concreto ha permitido esbozar una incipiente metodología de análisis de rendimiento, identificación de problemas y sintonización de algoritmos a nodos de cómputo multiprocesador de memoria compartida.

Performance analysis and tuning in multicore environments

Performance analysis is the task of monitor the behavior of a program execution. The main goal is to find out the possible adjustments that might be done in order improve the performance. To be able to get that improvement it is necessary to find the different causes of overhead. Nowadays we are already in the multicore era, but there is a gap between the level of development of the two main divisions of multicore technology (hardware and software). When we talk about multicore we are also speaking of shared memory systems, on this master thesis we talk about the issues involved on the performance analysis and tuning of applications running specifically in a shared Memory system. We move one step ahead to take the performance analysis to another level by analyzing the applications structure and patterns. We also present some tools specifically addressed to the performance analysis of OpenMP multithread application. At the end we present the results of some experiments performed with a set of OpenMP scientific application.

Alineamiento múltiple de secuencias con T-Coffee: una aproximación paralela

Las aplicaciones de alineamiento múltiple de secuencias son prototipos de aplicaciones que requieren elevada potencia de cómputo y memoria. Se destacan por la relevancia científica que tienen los resultados que brindan a investigaciones científicas en el campo de la biomedicina, genética y farmacología. Las aplicaciones de alineamiento múltiple tienen la limitante de que no son capaces de procesar miles de secuencias, por lo que se hace necesario crear un modelo para resolver la problemática. Analizando el volumen de datos que se manipulan en el área de las ciencias biológica y la complejidad de los algoritmos de alineamiento de secuencias, la única vía de solución del problema es a través de la utilización de entornos de cómputo paralelos y la computación de altas prestaciones. La investigación realizada por nosotros tiene como objetivo la creación de un modelo paralelo que le permita a los algoritmos de alineamiento múltiple aumentar el número de secuencias a procesar, tratando de mantener la calidad en los resultados para garantizar la precisión científica. El modelo que proponemos emplea como base la clusterización de las secuencias de entrada utilizando criterios biológicos que permiten mantener la calidad de los resultados. Además, el modelo se enfoca en la disminución del tiempo de cómputo y consumo de memoria. Para presentar y validar el modelo utilizamos T-Coffee, como plataforma de desarrollo e investigación. El modelo propuesto pudiera ser aplicado a cualquier otro algoritmo de alineamiento múltiple de secuencias.

GAPS: generador de aplicaciones sintéticas

Gaps es un generador de aplicaciones sintéticas de estructura compuesta Master/Worker de pipelines. Para crear una aplicación sintética, el investigador utilizará Gaspar, que recibe un fichero de texto con los parámetros de la aplicación a generar: cantidad de workers, etapas, tamaño de mensaje a enviar, etc., y genera un fichero con las propiedades de cada etapa. A partir de estos datos, Gaps, que esta hecho en C con MPI, genera y ejecuta la aplicación paralela. Estas aplicaciones se utilizan para comprobar en un entorno real los estudios analíticos que constituyen el modelo de rendimiento y sintonización dinámica.

Análisis y sintonización de aplicaciones paralelas/distribuidas de bioinformática: caso de estudio mpiBLAST

En termes de temps d'execució i ús de dades, les aplicacions paral·leles/distribuïdes poden tenir execucions variables, fins i tot quan s'empra el mateix conjunt de dades d'entrada. Existeixen certs aspectes de rendiment relacionats amb l'entorn que poden afectar dinàmicament el comportament de l'aplicació, tals com: la capacitat de la memòria, latència de la xarxa, el nombre de nodes, l'heterogeneïtat dels nodes, entre d'altres. És important considerar que l'aplicació pot executar-se en diferents configuracions de maquinari i el desenvolupador d'aplicacions no port garantir que els ajustaments de rendiment per a un sistema en particular continuïn essent vàlids per a d'altres configuracions. L'anàlisi dinàmica de les aplicacions ha demostrat ser el millor enfocament per a l'anàlisi del rendiment per dues raons principals. En primer lloc, ofereix una solució molt còmoda des del punt de vista dels desenvolupadors mentre que aquests dissenyen i evaluen les seves aplicacions paral·leles. En segon lloc, perquè s'adapta millor a l'aplicació durant l'execució. Aquest enfocament no requereix la intervenció de desenvolupadors o fins i tot l'accés al codi font de l'aplicació. S'analitza l'aplicació en temps real d'execució i es considra i analitza la recerca dels possibles colls d'ampolla i optimitzacions. Per a optimitzar l'execució de l'aplicació bioinformàtica mpiBLAST, vam analitzar el seu comportament per a identificar els paràmetres que intervenen en el rendiment d'ella, com ara: l'ús de la memòria, l'ús de la xarxa, patrons d'E/S, el sistema de fitxers emprat, l'arquitectura del processador, la grandària de la base de dades biològica, la grandària de la seqüència de consulta, la distribució de les seqüències dintre d'elles, el nombre de fragments de la base de dades i/o la granularitat dels treballs assignats a cada procés. El nostre objectiu és determinar quins d'aquests paràmetres tenen major impacte en el rendiment de les aplicacions i com ajustar-los dinàmicament per a millorar el rendiment de l'aplicació. Analitzant el rendiment de l'aplicació mpiBLAST hem trobat un conjunt de dades que identifiquen cert nivell de serial·lització dintre l'execució. Reconeixent l'impacte de la caracterització de les seqüències dintre de les diferents bases de dades i una relació entre la capacitat dels workers i la granularitat de la càrrega de treball actual, aquestes podrien ser sintonitzades dinàmicament. Altres millores també inclouen optimitzacions relacionades amb el sistema de fitxers paral·lel i la possibilitat d'execució en múltiples multinucli. La grandària de gra de treball està influenciat per factors com el tipus de base de dades, la grandària de la base de dades, i la relació entre grandària de la càrrega de treball i la capacitat dels treballadors.

Interfaz de usuario de un sistema multi-robot de reconocimiento de superficies con Google Earth

Els sistemes multi-robot de reconeixement de superfícies es poden utilitzar tant per a l'exploració de llocs remots, de difícil accés o perillosos. Normalment, els robots no són autònoms, depenen d'operadors humans per dirigir-los. La informació que capten ha de ser processada i mostrada a l'usuari o usuària del sistema de forma intel·ligible. Un exemple d'aplicació seria el d'un sistema multirobot format per diversos helicòpters no tripulats que proporciona informació d'una àrea que ha patit algun desastre. El sistema informàtic recolliria la informació i la transmetria al coordinador de l'operatiu d'assistència de l'emergència. La idea del projecte és la de combinar la informació proporcionada pel sistema multi-robot amb la de la zona disponible a Google Earth i fer d'aquesta eina l'interfície d'usuari de l'aplicació.

Sistema de navegació geogràfica de tipus Google Earth per a entorns dinàmics

L’objectiu principal és avaluar un sistema que hagués de mostrar les imatges captades per una càmera que està filmant un entorn canviant sobre l’aplicació Google Earth. Es tractaria d’estudiar com es podria aprofitar aquesta aplicació i analitzar el rendiment que obtenim utilitzant-la per a navegar per un entorn dinàmic. S’hauria d’avaluar si és possible arribar a visualitzar l’entorn a una freqüència de 25 frames per segon.

Estudi d'interfícies multitàctils i multiusuàri

Actualment, les interfícies multitàctils estan guanyant popularitat, tant entre els usuaris com entre els desenvolupadors i fabricants. En aquest projecte s'estudien les interfícies multitàctils basades en visió per computador: el seu funcionament, la seva construcció i la implementació del software que permet la interacció amb més d'un dit simultàniament. En la memòria es presenta aquest estudi, com s'ha construït una taula i els resultats que s'han obtingut amb ella.

Sintonización dinámica de aplicaciones MPI

En la actualidad, la computación de altas prestaciones está siendo utilizada en multitud de campos científicos donde los distintos problemas estudiados se resuelven mediante aplicaciones paralelas/distribuidas. Estas aplicaciones requieren gran capacidad de cómputo, bien sea por la complejidad de los problemas o por la necesidad de solventar situaciones en tiempo real. Por lo tanto se debe aprovechar los recursos y altas capacidades computacionales de los sistemas paralelos en los que se ejecutan estas aplicaciones con el fin de obtener un buen rendimiento. Sin embargo, lograr este rendimiento en una aplicación ejecutándose en un sistema es una dura tarea que requiere un alto grado de experiencia, especialmente cuando se trata de aplicaciones que presentan un comportamiento dinámico o cuando se usan sistemas heterogéneos. En estos casos actualmente se plantea realizar una mejora de rendimiento automática y dinámica de las aplicaciones como mejor enfoque para el análisis del rendimiento. El presente trabajo de investigación se sitúa dentro de este ámbito de estudio y su objetivo principal es sintonizar dinámicamente mediante MATE (Monitoring, Analysis and Tuning Environment) una aplicación MPI empleada en computación de altas prestaciones que siga un paradigma Master/Worker. Las técnicas de sintonización integradas en MATE han sido desarrolladas a partir del estudio de un modelo de rendimiento que refleja los cuellos de botella propios de aplicaciones situadas bajo un paradigma Master/Worker: balanceo de carga y número de workers. La ejecución de la aplicación elegida bajo el control dinámico de MATE y de la estrategia de sintonización implementada ha permitido observar la adaptación del comportamiento de dicha aplicación a las condiciones actuales del sistema donde se ejecuta, obteniendo así una mejora de su rendimiento.

Simulación de departamentos de urgencias empleando un modelo basado en agentes

Los servicios de salud son sistemas muy complejos, pero de alta importancia, especialmente en algunos momentos críticos, en todo el mundo. Los departamentos de urgencias pueden ser una de las áreas más dinámicas y cambiables de todos los servicios de salud y a la vez más vulnerables a dichos cambios. La mejora de esos departamentos se puede considerar uno de los grandes retos que tiene cualquier administrador de un hospital, y la simulación provee una manera de examinar este sistema tan complejo sin poner en peligro los pacientes que son atendidos. El objetivo de este trabajo ha sido el modelado de un departamento de urgencias y el desarrollo de un simulador que implementa este modelo con la finalidad de explorar el comportamiento y las características de dicho servicio de urgencias. El uso del simulador ofrece la posibilidad de visualizar el comportamiento del modelo con diferentes parámetros y servirá como núcleo de un sistema de ayuda a la toma de decisiones que pueda ser usado en departamentos de urgencias. El modelo se ha desarrollado con técnicas de modelado basado en agentes (ABM) que permiten crear modelos funcionalmente más próximos a la realidad que los modelos de colas o de dinámicas de sistemas, al permitir la inclusión de la singularidad que implica el modelado a nivel de las personas. Los agentes del modelo presentado, descritos internamente como máquinas de estados, representan a todo el personal del departamento de urgencias y los pacientes que usan este servicio. Un análisis del modelo a través de su implementación en el simulador muestra que el sistema se comporta de manera semejante a un departamento de urgencias real.