Progetto finanziato nell’ambito dell’iniziativa progetti speciali per la didattica dell’università di Pisa (a.a. 2022/23).
Come partecipare
La partecipazione al progetto è aperta a tutti le studentesse e gli studenti dei corsi di laurea triennale e magistrale in matematica, per uno svolgimento ottimale ci si aspetta di accogliere un numero di partecipanti dell’ordine di 15. Farà titolo di preferenza il dover sostenere l’esame di Laboratorio computazionale (6 CFU; Cod. 058AA), oppure il progetto per il corso di Calcolo Scientifico (6 CFU; Cod. 044AA), essere studente della triennale del Curriculum Computazionale, ovvero essere studente della magistrale del Curriculum Applicativo. È possibile svolgere anche progetti di tesi su argomenti collegati.
Per partecipare all’iniziativa si compili il modulo.
Calendario (e descrizione) Appuntamenti
- Giovedì 30 Marzo – 16.00 – 18.00 Aula 3
- Giovedì 20 Aprile – 11.00 – 13.00 Aula 4
- Venerdì 28 Aprile – 11.00 – 13.00 Aula 4
- Giovedì 4 Maggio – 16.00 – 18.00 Aula 4
- Giovedì 25 Maggio – 16.00 – 18.00 Aula 4 lezione da parte di S. Filippone, Università di Roma “Tor Vergata”
Il materiale relativo agli incontri si trova sul repository git dell’iniziativa. Stato ed informazioni del cluster steffè possono essere visualizzate qui.
Il progetto (descrizione di dettaglio)
Tra le sfide scientifiche in cui c’è maggiore attività di ricerca di base, trasferimento tecnologico e sviluppo di prototipi industriale figura l’ideazione, studio e implementazione di metodi e algoritmi paralleli: dalle simulazioni numeriche di complessi fenomeni fisici – il meteo e il clima, problemi di fluido- e geodinamica, etc., all’addestramento e disegno strumenti di intelligenza artificiale, fino alla costruzione e programmazione di dispositivi embedded per il controllo di macchinari industriali. La possibilità per un matematico di inserirsi all’interno di questi contesti di ricerca e lavorativi dipende da una parte dalla sua capacità di far interagire i propri strumenti teorici e il proprio bagaglio culturale con le problematiche proprie di queste applicazioni, dall’altra, dall’aver esperienza del funzionamento delle infrastrutture di calcolo che si troverà ad utilizzare. Laddove per la prima parte il corso di studi in Matematica fornisce un ampio bagaglio di strumenti, la seconda è al momento affrontata in maniera tangenziale e prettamente teorica in alcuni corsi. Per colmare tale lacuna e consolidare tramite un’applicazione diretta gli strumenti teorici in possesso degli studenti ci si propone un’attività su due fronti. Il primo, prettamente infrastrutturale, è quello di assemblare con un gruppo di studenti interessati un prototipo di calcolatore parallelo e distribuito utilizzando come nodi di calcolo alcuni single-board computer (SBC): ovvero computer completi costituiti da una sola scheda a circuito singolo, dotata di microprocessore (a sua volta multi-core), memoria, interfacce di input/output e connessione di rete. Il secondo fronte, un laboratorio di implementazione e disegno di algoritmi paralleli, in cui si insegnerà agli studenti come valutare dal punto di vista teorico l’efficienza di un algoritmo parallelo e come tale stima teorica possa poi essere validata tramite l’implementazione efficiente per l’infrastruttura a basso costo costruita nella prima parte. Il progetto si articolerà su cinque incontri: (2) due riservati all’ideazione e alla messa in funzione del prototipo di calcolatore parallelo: (1) uno riservato ad un seminario/lezione di un esperto esterno all’università di Pisa che possa raccontare la sua esperienza d’uso di calcolo parallelo a larga scala e introdurre problematiche attuali agli studenti; (2) due pensati come incontri di laboratorio in cui mettere mano allo sviluppo di codice parallelo per la soluzione di problemi provenienti dalla matematica teorica da testare nel prototipo costruito. Per gli studenti della Laurea Triennale in Matematica che devono sostenere l’esame di Laboratorio computazionale (6 CFU; Cod. 058AA) nel loro piano di studi sarà possibile svolgere il progetto didattico – necessario all’assolvimento degli obblighi didattici del corso – sul tema del calcolo parallelo e sfruttando il prototipo di calcolatore parallelo per portare a termine gli esperimenti associati. La disponibilità della sandbox rappresentata dal prototipo permetterà inoltre di offrire alcuni progetti di tesi sui temi del calcolo scientifico: ovvero riguardanti l’implementazione e lo studio teorico di algoritmi paralleli per la soluzione di problemi provenienti dalla matematica applicata, e.g., algoritmi per l’algebra lineare numerica e sue applicazioni alla soluzione di equazioni alle derivate parziali. Si prevede inoltre di emanare sul progetto un bando per un’attività integrativa di tutorato per studenti di 70h per avere un supporto per i cinque incontri (circa 15h) e delle ore di ricevimento e assistenza informatica nella gestione del prototipo di calcolatore parallelo per gli studenti interessati a svolgere un’ulteriore attività progettuale e/o di tesi (le rimanenti 55h).
Documenti
- Procedura comparativa per l’attribuzione di n. 2 incarichi part-time di tutorato nell’ambito del progetto speciale per la didattica:
https://alboufficiale.unipi.it/blog/2023/03/22/procedura-comparativa-per-lattribuzione-di-n-2-incarichi-part-time-di-tutorato-nellambito-del-progetto-speciale-per-la-didattica-calcolo-parallelo-dallinfrastruttura-alla/ - Istruzioni per l’uso della VPN di Ateneo.
Il Beowulf “steffe”
Informazioni sul cluster possono essere trovate qui.