Computational Chemistry as Strategical Tool for the Development of Functional Materials

Scaling to Petascale Institute 2019

Ensino de Computação de Alto Desempenho - HPC - na graduação do curso de Sistemas de Informação

O fator inovador do presente projeto consiste na disseminação da computação de Alto desempenho - HPC - para alunos de graduação em Sistemas de Informação e cursos afins. Espera-se com a iniciativa despertar o interesse de estudantes para esta área. O amadurecimento do ensino desta disciplina gerará novos projetos de Iniciação Científica, despertará o interesse de diversos cursos de extensão em replicar a disciplina nos mesmos e também em cursos de pós-graduação strictu sensu e lato sensu na região. É esperado também que haja a criação de projetos para empresas focadas em tecnologia que poderão ter interesse em usar HPC para seus projetos de Inteligência Artificial e Sistemas de Apoio a Decisão como, por exemplo, os que usam Otimização Combinatória.

Disciplina PEX1272 - PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE E DISTRIBUÍDA

Este projeto com fins educacionais visa prover recursos para realização de atividades práticas com alunos da disciplina PEX1272

A ementa da disciplina PEX1272 contempla os seguintes conteúdos:

• Redes de Petri: definições, elementos básicos, regras de funcionamento e padrões básicos;
• Sistemas concorrentes e distribuídos: definições, caracterização e classificação;
• Programação concorrente: definições, primitivas básicas, condições de corrida, exclusão mútua, sincronização, comunicação por memória compartilhada, deadlocks, starvation, multex, semáforos, monitores e programação multiprocesso/multithreads;
• Programação distribuída: paradigma cliente-servidor, programação distribuída por troca de mensagem, sincronização de aplicações distribuídas, chamada de procedimentos remotos, objetos e serviços distribuídos.
• Programação em GPU
• Uso de Supercomputador

Introdução a Arquiteturas e Algoritmos Paralelos

O Mestrado Acadêmico em Ciência da Computação (PPGComp) é um Programa de Pós-Graduação stricto sensu em Ciência da Computação aprovado pela CAPES em 2018, com início das atividades em 2019. Uma das áreas de pesquisa do PPGComp é Sistemas de Computação, linha que reúne temas relacionados à sistemas de computação, com ênfase em arquitetura de computadores, redes de computadores e sistemas distribuídos, processamento de alto desempenho, computação em nuvem, sistemas embarcados e Internet das Coisas. Dentro dessa área, será ministrada no ano de 2021 a disciplina de "Introdução a Arquiteturas e Algoritmos Paralelos", com carga horária de 60 horas (4 créditos). Terá início no dia 26/07/2021 e finalizará em 18/12/2021.
O objetivo da disciplina é capacitar o acadêmico com os conhecimentos sobre as principais questões envolvidas no desenvolvimento de programas paralelos, e introduzir os principais modelos de programação paralela para arquiteturas de memória compartilhada, memória distribuída e GPUs.
O conteúdo programático contempla os seguintes tópicos:

Parte I: Introdução à Arquiteturas Paralelas

Parte II: Introdução à Programação Paralela

Parte III: Modelos de Programação Paralela

Ensino de Inteligência Artificial na Pós-Graduação com enfoque multidisciplinar para as áreas biológicas, agrárias e exatas

A Universidade Federal de Viçosa tem 11 programas de Pós-Graduação nos níveis 6 e 7 na CAPES e 10 programas no nível 5 nas áreas de biologia, ciências agrárias e exatas, sendo reconhecida na área no cenário nacional e internacional. Este projeto propõe uma disciplina de Inteligência Artificial e Aprendizado de Máquina voltada para aplicações nas áreas de biologia, exatas e ciências agrárias, que possuem em torno de 2700 alunos matriculados no nível de mestrado e doutorado. A revolução da Inteligência Artificial na última década despertou o interesse dos pesquisadores da UFV, com uma demanda crescente de projetos, tema da semana da Ciência em 2020. Podemos citar algumas iniciativas de grupos de pesquisadores com o Instituto de Análise e prospecção de Dados e Metadados (IDATA) e submissões em editais Institucionais na área de IA. A disciplina proposta propõe a difusão do uso de IA, capacitação para formar equipes multidisciplinares que possam dialogar de forma objetiva, unindo o conhecimento e os dados de diversas linhas de pesquisa de programa de excelência (níveis 5, 6 e 7). Além de mostrar as técnicas atuais para exploração dos dados experimentais, o projeto visa destacar a importância de investimentos na área da computação de alto desempenho. O uso de um supercomputador buscará incentivar o grupo de pesquisadores a investir no setor com submissão de projetos para melhorar a infraestrutura da UFV e dos centros de pesquisas nacionais que oferecem estes serviços. Nesta primeira fase, a disciplina será abordada na forma de tópicos em três partes. Primeiro, nivelar conhecimentos de programação para uso de IA. A segunda parte irá mostrar as técnicas de aprendizado supervisionado e não supervisionado e os avanços dos últimos cinco anos e a necessidade de investimento na computação de alto desempenho. Na terceira fase, o foco inicial será em treinamento de redes neurais com uso dos recursos do Santos Dumont e redes convolucionais. As vagas serão limitadas em 50 alunos, sendo as duas primeiras partes de nivelamento em programação e IA poderão ter até 100 va

Desenvolvimento de projetos das disciplinas HPC1 e 2 em um ambiente de supercomputacão

AO Brasil possui uma carência de profissionais especializados na área de computacão de alto desempenho com formacão voltada a modelagem matemática/física de problemas. Diante do referido contexto a Universidade Federal Fluminense criou em 2010 os curso de Física e Matemática computacional. Os cursos possuem cerca de 12 disciplinas voltadas a computacão, onde podemos destacar métodos numéricos I e II, estrutura de dados e computacão de alto desempenho I e II. Com a atual estrutura do curso e a demanda crescente de alunos, principalmente no presente semestre, estamos com dificuldade em aplicar o conhecimento apresentado aos alunos com o atual recurso computacional. Temos cerca de 30 alunos das duas disciplinas e um cluster com 80 cores (core i7) e uma workstation opteron amd de 48 cores (emprestada por um professor) para os alunos fazerem as tarefas. As disciplinas possuem um projeto final, onde os estudantes programam um problema físico, como por exemplo uma EDP, dinâmica molecular ou um método de monte carlo, e posteriormente os mesmos paralelizam com as API's openMP (HPC 1) e mpi/cuda em HPC 2. A formacão desses estudantes pode impactar em diferentes grupos de pesquisas, onde em muitos casos não possuem estudantes com tal perfil. Além disso as disciplinas podem servir de motivacão para os estudantes seguirem a carreira profissional/acadêmica na referida área. Para maiores detalhes, seguem as ementas dos cursos:

HPC1

HPC2

Curso GB-100: Programação Paralela

Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional - Laboratório Nacional de Computação Científica

Professores: Carla Osthoff, Roberto Souto, Luiz Manoel Gadelha

Objetivos:

Metodologia:

Ementa:

CAP-387: Tópicos Especiais em Computação Aplicada Construção de Aplicações para Sistemas Massivamente Paralelos

Programa de Pós-Graduação em Computação Aplicada - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais

Professores: Celso Luiz Mendes; Stephan Stephany
Início: 09/2016
Fim: 12/2016
Detalhes: http://www.lac.inpe.br/~celso/cap387-2016

Descrição:
O principal objetivo deste curso é familiarizar os alunos no processo de projeto e construção de aplicações científicas para execução em sistemas massivamente paralelos, incluindo análise de desempenho das aplicações, causas de fraco desempenho e pouca escalabilidade com o aumento do número de processadores, e impactos do algoritmo e do paradigma de programação paralela escolhidos sobre o desempenho observado das aplicações. O curso cobre sistemas com processadores multi-core e many-core, programação paralela em ambientes de memória compartilhada e distribuída, redes de interconexão de alta velocidade, Entrada/Saída paralela, e técnicas básicas de programação com tolerância a falhas.

CE265: Processamento Paralelo

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Eletrônica e Computação - Instituto Tecnológico de Aeronáutica

Descrição:
O curso cobre aspectos teóricos, pesquisas atuais e formas de programação paralela utilizando OpenMP, MPI e CUDA. Contém 12 exercícios práticos, que paralelizam programas sequenciais para a arquitetura desejada na linguagem ministrada. O curso utiliza o Santos Dumont para realizar todos os exercícios, preparando os alunos para utilizar o Santos Dumont em suas pesquisas. O Santos Dumont é particularmente atrativo por possuir nós SMP sem aceleradores, nós acelerados por GPGPU e nós acelerados por Xeon Phi, fornecendo em uma única máquina todas as arquiteturas utilizadas nos exercícios, todas as linguagens de programação paralela ministradas e diversas ferramentas de avaliação de desempenho. O curso prepara os alunos para realizar pesquisas em Processamento Paralelo e também para utilizar Processamento Paralelo em pesquisas nos diversos ramos da Engenharia. Ao longo dos anos a audiência contempla alunos das Engenharias Mecânica, Aeronáutica, Eletrônica e da Ciência da Computação. Trata-se de forma relevante de preparar os alunos do ITA para utilizarem adequadamente a máquina.