Examinando por Materia "Autómatas celulares"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Herramientas para construir mundos. Vida artificial I.
    (Universidad del Valle, 2019) García Baños, Ángel de la Encarnación
    Es un libro de texto sobre temas que explico habitualmente en las asignaturas Vida Artificial y Computación Evolutiva, de la carrera Ingeniería de sistemas; compilado de una manera personal, pues lo oriento a explicar herramientas conocidas de matemáticas y computación que sirven para crear complejidad, y añado experiencias propias y de mis estudiantes. Las herramientas que se explican en el libro son: Realimentación: al conectar las salidas de un sistema para que afecten a sus propias entradas se producen bucles de realimentación que cambian por completo el comportamiento del sistema. Fractales: son objetos matemáticos de muy alta complejidad aparente, pero cuyo algoritmo subyacente es muy simple. Caos: sistemas dinámicos cuyo algoritmo es determinista y perfectamente conocido pero que, a pesar de ello, su comportamiento futuro no se puede predecir. Leyes de potencias: sistemas que producen eventos con una distribución de probabilidad de cola gruesa, donde típicamente un 20% de los eventos contribuyen en un 80% al fenómeno bajo estudio. Estos cuatro conceptos (realimentaciones, fractales, caos y leyes de potencia) están fuertemente asociados entre sí, y son los generadores básicos de complejidad. Algoritmos evolutivos: si un sistema alcanza la complejidad suficiente (usando las herramientas anteriores) para ser capaz de sacar copias de sí mismo, entonces es inevitable que también aparezca la evolución. Teoría de juegos: solo se da una introducción suficiente para entender que la cooperación entre individuos puede emerger incluso cuando las interacciones entre ellos se dan en términos competitivos. Autómatas celulares: cuando hay una población de individuos similares que cooperan entre sí comunicándose localmente, entonces emergen fenómenos a nivel social, que son mucho más complejos todavía, como la capacidad de cómputo universal y la capacidad de autocopia.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Prototipo de un ambiente de programación paralelo para la construcción de autómatas celulares de propósito general
    (Universidad del Valle, 2017) Vivas Meza, Aurelio Antonio; SANABRIA ORDONEZ, JOHN ALEXANDER; Arguello Ospina, Arturo
    La programación en paralelo es una rama de la computación de alto rendimiento HPC (siglas en inglés), que se ha proliferado en los últimos años con más fuerza en el ámbito científico, esta rama nace como un paradigma de programación ajustada a las nuevas arquitecturas de computadores paralelos (PCs, Supercomputadores, Estaciones de Trabajo, etc). Dada las nuevas características en los computadores y la creciente complejidad de los problemas tratados en el mundo científico, la programación en paralelo ha tomado un lugar significativo en el escalafón de alternativas para la solución de problemas. El estudio de sistemas dinámicos como los fluidos, el clima, los gases, entre otros, ha permitido a través de la historia la observación y descubrimiento de gran variedad de fenómenos físicos. Entre los variados métodos existentes para llevar a cabo estas observaciones se encuentra el método de Autómata Celular. Este método en particular, permite observar el comportamiento del sistema, y en muchos casos encontrar la solución numérica a la ecuación diferencial que gobierna el comportamiento del mismo. Si bien es cierto, este tipo de sistemas en el campo de la física son modelados normalmente bajo el paradigma de programación secuencial, lo cual, es contradictorio siendo que los modelos de Autómata Celular pueden tomar ventaja del poder computacional disponible en computadores paralelos actuales. Es por ello que el presente trabajo de investigación se enfocó en el desarrollo de una herramienta que permitiera a dichos modelos de autómata celular, tomar provecho del paralelismo presente en computadores paralelos. Además como producto del proceso de investigación en el ámbito de autómatas celulares, surge un modelo de cambio climático para interpolación de temperaturas en el Valle del Cauca, descrito en la Sección 2.5. En este orden de ideas, el Capítulo 1 describe el contexto bajo el cual se plantea la iniciativa de implementar un ambiente de programación para la construcción de autómatas celulares de propósito general; El Capítulo 2, comprende lo que es el surgimiento de los autómatas celulares, descripción de sus características, clasificación, propiedades y aplicaciones. El Capítulo 3 describe la evolución en la arquitectura de computadores, desde el diseño básico de von Neumann hasta sus mejoras, dándole la bienvenida a las arquitecturas multiprocesador y multinúcleo. As mismo se describe como las unidades de procesamiento de gráficos pasan de ser únicamente procesadores de gráficos a realizar cómputo de propósito general. Además, se describen las técnicas (modelos y patrones de programación paralela) que permiten acceder al poder computacional disponible en las arquitecturas anteriormente mencionadas. Capítulo 4, describe el ambiente de programación y como este aplica las técnicas de programación en paralelo para optimizar la ejecución de modelos de autómata celular de propósito general. En el Capítulo 5, se hace la validación del prototipo, llevando a cabo pruebas en tiempo de ejecución y utilización de recursos del código generado por el prototipo de ambiente de programación. Finalmente el presente documento concluye en el Capítulo 6, donde se discuten los resultados obtenidos en las pruebas llevadas a cabo en el capítulo anterior, finalizando con la discusión del trabajo futuro.