Materia Optativa: Simulación de Eventos Discretos, edición especial "Dinámica sobre Grafos y Redes"

[Ezequiel Pecker Marcosig]

Hola a todxs,

Reenvío la convocatoria para esta materia del Departamento de Computación.

Saludos!

Hola, si sos alumno de licenciatura o doctorado y te interesa aprender técnicas avanzadas de modelado y simulación computacional, te invitamos a cursar esta nueva edición de  SIMULACIÓN DE EVENTOS DISCRETOS en el segundo cuatrimestre de 2018. 

Este cuatrimestre tendremos una "edición especial" de SIMULACIÓN DE SISTEMAS DINÁMICOS SOBRE GRAFOS Y REDES con el Prof. Matthieu Jonckheere (Instituto de Cálculo). Haremos especial énfasis en técnicas de simulación para procesos de Markov, grafos aleatorios, y límites de escalamiento, con aplicaciones del tipo de sistemas de colas, sistemas de balanceo de carga o dinámicas de difusión en grafos.

Las clases son teórico-prácticas y los horarios tentativos son:

Lunes de 18.00 a 22 hs.

Miércoles de 18.00 a 22 hs.

(a convenir y confirmar)

La materia te da 3 puntos para la licenciatura y 4 para el doctorado.

Si tenés consultas escribinos a rca...@dc.uba.ar, o directamente inscribite y vení a la primer clase, en donde daremos un panorama completo de la materia y podremos escuchar tus intereses y expectativas.

La página de la materia es https://campus.exactas.uba.ar/course/view.php?id=1308

Si te interesa, inscribite cuanto antes. La página para hacerlo es http://inscripciones.exactas.uba.ar/exactas/

¡Te esperamos!

¿Que hacemos en la materia?

* Aprendemos, usamos y desarrollamos metodologías, herramientas y modelos de simulación para estudiar sistemas complejos (físicos, informáticos, sociales, naturales).

* Implementamos formalismos avanzados de simulación de eventos discretos. Esto nos permite trabajar con técnicas avanzadas de paralelización (multicore, clusters, grids) y de visualización (2D, 3D, animación).

* Hacemos simulación en tiempo real de sistemas concurrentes, simulación distribuida y basada en web.

* Nos orientamos a la investigación: los proyectos finales tratan temas del estado del arte de la simulación de eventos discretos y los mejores se publican en conferencias y revistas internacionales.

* Trabajamos con modelos propios o con problemas relacionados con tu línea de estudio (tesis de doctorado o de licenciatura) o con lo que te gustaría trabajar después de la materia (podés plantearlo y estudiamos juntos el caso para usar tu experiencia en otros áreas dentro de la materia).

* Desarrollamos modelos que son parte de un repositorio público usado por investigadores de todo el mundo (varios de ellos han ganado concursos y han sido incluidos como ejemplos en papers/libros).

* Mantenemos una base de datos en sourceforge del código de los simuladores y las herramientas asociadas.

* Trabajamos en colaboración directa con investigadores de excelente nivel internacional en el área de modelado y simulación de los siguientes laboratorios: 

Advanced Real-Time Simulation Laboratory (Universidad de Carleton, Canadá), Laboratorio de Sistemas Dinámicos y CIFASIS-CONICET (Universidad de Rosario, Argentina), LSIS (Marsella, Francia), ACIMS (Universidad de Arizona, USA), Modeling and Simulation Research Group, Departement Informatik (ETH Zürich, Suiza).

Este es un repositorio activo de modelos y trabajos compartidos con la Universidad de Carleton en Canadá:

http://www.sce.carleton.ca/faculty/wainer/wbgraf/doku.php?id=model_samples:start

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INFORMACIÓN EXTENDIDA:

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Objetivos:

    * Analizar en profundidad ciertas técnicas avanzadas de simulación de eventos discretos.

    * Comprender los principales problemas existentes en el área.

    * Conocer soluciones efectivas en cuanto a su costo y seguridad.

    * Iniciar a los alumnos en los principales conceptos del área, poniéndolos en contacto con los trabajos de investigación fundamentales en esta rama de Ciencias de la Computación.

    * Comprender algunos de los problemas abiertos existentes.

Motivación:

    * Al diseñar sistemas automatizados flexibles, complejos y de alta precisión, suele ser necesario construir sistemas de test caros y complejos. En muchos casos esta complejidad hará muy difícil (e incluso imposible) probar las soluciones propuestas o prever su comportamiento global, lo cual es indispensable para minimizar riesgos. Para lograr estos objetivos a un costo razonable, se ha difundido el uso de metodologías y herramientas de simulación. Las simulaciones tendrán como objetivo ayudar a los investigadores y desarrolladores a modelar y comprender mejor los fenómenos complejos bajo estudio.

    * Las ventajas de la simulación son múltiples: puede reducirse el tiempo de desarrollo, las modificaciones posibles pueden verificarse artificialmente, y un mismo modelo puede usarse muchas veces. Por otro lado, la simulación es de empleo más simple que ciertas técnicas analíticas y precisa introducir menos simplificaciones en los modelos empleados. En los últimos años se han propuesto diversidad de técnicas novedosas relacionadas con la simulación de esta clase de sistemas.

En este curso se estudiarán y discutirán detalles avanzados de ciertos formalismos de Modelado y Simulación de Sistemas de Eventos Discretos, incluyendo la introducción de técnicas de simulación en paralelo.

Investigación:

Esta materia está orientada al desarrollo de temas avanzados en investigación en el área de simulación de eventos discretos. Los Proyectos Finales del curso son orientados generalmente a tópicos de investigación de actualidad.

Dada la calidad de los proyectos presentados por los alumnos en el pasado, una amplia variedad de trabajos han sido publicados en conferencias, capítulo de libros y revistas internacionales.

Método de Aprobación:

La forma de aprobación será mediante la aprobación dos Trabajos Prácticos y un Proyecto Final.

Programa tentativo:

1. Introducción. Generalidades sobre modelización y simulación. Clasificaciones. Sistemas a tiempo discreto/continuo; de variables discretas/continuas, otras. Modelización de eventos discretos. Características generales de un esquema formal. Ventajas.

2. Modelización formal. Definición declarativa de modelos con máquinas de estados. 

Introducción a FSA, autómatas no deterministas, redes de Petri. Introducción a modelado funcional. Modelos de bloque. Modelos de colas. Modelos continuos variables.

3. Modelización de sistemas usando el formalismo DEVS. Características generales del 

formalismo. Modelado jerárquico y modular. Modelos atómicos. Modelos acoplados. Problemas existentes y sus soluciones. Parallel-DEVS. Modelado y simulación utilizando la herramienta CD++ y PowerDEVS. Modelos avanzados usando herramientas relacionadas a DEVS (librería de componentes reusables para modelar redes de datos y procesadores construida como un conjunto de modelos DEVS).

4. Modelización de espacios de celdas. Introducción a los Autómatas Celulares. Optimización de modelos celulares usando el formalismo Cell-DEVS. Métodos de simulación de modelos Cell-DEVS. Introducción a la teoría de cuantificación. Cuantificación en modelos Cell-DEVS. Especificación de modelos utilizando Cell-DEVS y herramientas relacionadas. Modelos Cell-DEVS avanzados utilizando CD++ en distintas áreas: biología (inundación de cuencas, propagación de fuego, colonias de especies), física (crecimiento de cristal, colisión de partículas de gases, difusión de calor), química (difusión de sólidos en fluidos en movimiento) y sistemas artificiales (buscadores de calor, tráfico urbano, etc.). Definición de un lenguaje de especificación para modelos de tráfico.

5. Simulación de modelos formales. Mecanismo jerárquico de simulación de modelos DEVS.

Definición de clases de mensajes. Definición de procesadores de modelos. Extensión para modelos Cell-DEVS. Optimización de performance usando mecanismos achatados.

6. Técnicas de Simulación paralela/distribuida. Mecanismos pesimistas (Chandy-Misra y modificaciones) y optimistas (Time-Warp y modificaciones). Estudio comparativo de ambas clases de soluciones. Problemas existentes en ambos casos. Estudio de utilidad de c/u de las aproximaciones. Mecanismos recientes: protocolos no causales, protocolo de tiempo elástico, protocolos de coordinación on-line. Mecanismos de simulación paralelos orientados al formalismo DEVS. Implementaciones existentes para simulación paralela/distribuida: Warped. Definición de modelos DEVS paralelos usando la herramienta CD++.

Bibliografía:

[Wai09] Wainer, G. Discrete-Event Modeling and Simulation: a Practitioner’s approach. CRC Press,  2009

[Zei00] B. Zeigler, T.G. Kim, and H. Praehofer. Theory of Modeling and Simulation. 2nd. edition. Academic Press, New York, 2000.

[CK06] F.E. Cellier and E. Kofman. Continuous System Simulation. Springer, New York, 2006.

[H13] Harchol-Balter, Mor. Performance modeling and design of computer systems: queueing theory in action. Cambridge University Press, 2013. 

[CKW09] R.D. Castro, E. Kofman, and G. Wainer. A Formal Framework for Stochastic DEVS 

Modeling and Simulation. Transactions of SCS (in print), 2009.

[CKW09] Castro, R., Kofman, E. and Wainer, G. 2009, "A DEVS-based End-to-end Methodology for Hybrid Control of Embedded Networking Systems", Proceedings of the 3rd. IFAC Conference on Analysis and Design of Hybrid Systems, Zaragoza, Spain.

[Zei76] ZEIGLER, B. "Theory of modeling and simulation". Wiley, 1976.

[Zei84] ZEIGLER, B. "Multifaceted Modelling and discrete event simulation". Academic Press, 1984.

[Zei90] ZEIGLER, B. "Object-oriented simulation with hierarchical modular models". Academic Press, 1990.

[BB98] BARYLKO, A.; BEYOGLONIAN, J. "CD++: a tool to develop binary Timed 

Cell-DEVS". (in Spanish). M, Sc. Thesis, Universidad de Buenos Aires. Argentina. 1998.

[BBW98c] BARYLKO, A.; BEYOGLONIAN, J.; WAINER, G. "Implementation of a Cell-DEVS modeling environment". Technical Report No. 98-006. Departamento de Computación. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. 1998.

[Gia96] GIAMBIASI, N. "Introduction à la modélisation et à la simulation". 

Materiales del curso de D.E.A.; Université d'Aix-Marseille III. 1996.

[RW99a] RODRIGUEZ, D.; WAINER, G. "Redefinition of a specification language for Cell-DEVS models". In Proceedings of Information Systems Analysis and Synthesis, ISAS’99. Florida, USA. 1999.

[Wai98] WAINER, G.  “Discrete-events cellular models with explicit delays”. Ph.D. Thesis, UBA/ Université d'Aix-Marseille III. 1998.

[WG98] WAINER, G.; GIAMBIASI, N. "Specification, modeling and simulation of timed Cell-DEVS spaces". Technical Report n.: 98-007. Departamento de Computación. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires.

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Rodrigo Castro, PhD                
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Professor, Computer Science Department

Universidad de Buenos Aires

Adjunct Researcher, ICC-CONICET

Argentina

[Ezequiel Pecker Marcosig]

Hola,

A quienes estén interesadxs en cursar esta materia, les paso el link al campus de la materia en donde pueden ver los pasos a seguir para inscribirse:

https://campus.exactas.uba.ar/course/view.php?id=1308&section=9

Pueden entrar al campus como invitadxs.

Saludos,

Ezequiel