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    ¡Bienvenidos a un nuevo cuatrimestre en la materia 
    Simulación de Eventos Discretos!

     

    ¡Nuevo! En su edición 2015 la materia se dictará en formato intensivo de 6 semanas, con 4 clases teórico-prácticas por semana de 4 hs. cada una.

    El horario será de Lunes a Jueves de 14 a 18 hs, del 19 de Octubre al 27 de Noviembre.

    ¡Nuevo! Las primeras 3 semanas conformarán un curso autocontenido parte del programa CELFI (http://www.celfi.gob.ar/) por lo que habrá disponible becas para estudiantes del interior del país y Latinoamérica.

    Docentes

    • Dr. Rodrigo Castro (Profesor) 
    • Lic. Matías Bonaventura (Ayudante de 1ra.)

    Colaboradores

    • Ma.Sc. Ezequiel Glinsky
    • Analista Universitario en Computación Mariano Zapatero

    Invitados Especiales CELFI

    ¡Todos confirmados!

    • Prof. Dr. Gabriel Wainer (Carleton University, Ottawa, Canadá) DEVS y Autómatas Celulares.
    • Prof. Dr. Ernesto Kofman (UNR) Sistemas Continuos.
    • Lic. Joaquín Fernandez (UNR) Aplicaciones en biología.
    • Prof. Dr. Diego Ferraro (UBA) Aplicaciones en sustentabilidad agraria.
    • Prof. Dr. Gilberto Gallopín (UBA) Proyectos interdisciplinarios. Modelos Mundiales.
    • Prof. Dr. Hugo Scolnik (UBA) Simulación y Optimización. Modelos Mundiales.

    Motivación

    • El estudio de sistemas complejos interdisciplinares carece de leyes universales que permitan aplicar métodos analíticos tradicionales. Esto aplica tanto a sistemas artificiales (ingenierías) como sistemas naturales y/o sociales. Las técnicas de modelado y simulación han sido aplicadas exitosamente para ofrecer respuestas en sistemas complejos. Por ejemplo, para poner en marcha sistemas automatizados flexibles y precisos suelen construirse sistemas de prueba caros y complejos. Esta complejidad hace muy difícil (o imposible) probar soluciones propuestas o prever su comportamiento global, algo indispensable para minimizar riesgos. Para lograr estos objetivos a costos razonables, se aplican metodologías y herramientas de simulación. Las simulaciones tendrán como objetivo ayudar a los investigadores a modelar y estudiar sistemas complejos. Las ventajas de la simulación son múltiples: puede reducirse el tiempo de desarrollo, las decisiones pueden chequearse artificialmente, y un mismo modelo puede usarse muchas veces. 
    • En otra línea de estudio, en sistemas socio-naturales complejos, la única manera de ordenar el conocimiento existente en diferentes disciplinas y hacerlos interactuar para testear diferentes hipótesis es mediante modelos dinámicos. Esto incluye modelos de toma de decisiones por parte de agentes individuales en interacción con su entorno que es percibido mediante capacidades acotadas.
    • Por último, para estudiar sistemas naturales y/o sociales en interacción con sistemas tecnológico-industriales, el uso de modelos de simulación provee una plataforma de investigación segura y accesible.
    • En este curso se estudiarán y discutirán detalles avanzados de ciertos formalismos deModelado y Simulación de Sistemas de Eventos Discretos, incluyendo la introducción de técnicas de simulación en paralelo. Estos formalismos son suficientemente genéricos como para permitir estudios interdisciplinares en donde coexisten dinámicas disímiles como sistemas continuos, de tiempo discreto, de eventos discretos, ya sea estocásticos o deterministas.

    Objetivos

    • Analizar en profundidad ciertas técnicas avanzadas de simulación de eventos discretos. 
    • Comprender los principales problemas existentes en este área.
    • Conocer soluciones efectivas en cuanto a su costo y seguridad. 
    • Iniciar a los alumnos en los principales conceptos de este área de investigación, poniéndolos en contacto con trabajos de investigación fundamentales en esta rama de Ciencias de la Computación. 
    • Comprender algunos de los problemas abiertos existentes en esta disciplina.

    Método de Aprobación

    Se deberán aprobar dos Trabajos Prácticos y un Proyecto Final.

    Módulos principales (tentativo)

    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.

    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.

    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++. Modelos avanzados usando herramientas relacionadas a DEVS (librería de componentes DEVS reusables)

    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 (watersheds, propagación de fuego y colonias), 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.

    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.

    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++.

    Cronograma orientativo 

    Ver Cronograma Orientativo

    Investigación y colaboraciones

    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 y revistas internacionales.

    Colaboración con laboratorios externos

    Trabajamos en colaboración directa con investigadores de primer 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) y Modeling and Simulation Research Group, Departement Informatik (ETH Zürich, Suiza).

    Bibliografía

    • Descargar el Apunte de la materia (Zip, 300Kb.)

    [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.
    [CKW09] R.D. Castro, E. Kofman, and G. Wainer. "A Formal Framework for Stochastic DEVS Modeling and Simulation". SIMULATION: Transactions of the Society for Modeling and Simulation International, 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.
    [RW99b] RODRIGUEZ, D.; WAINER, G. "New Extensions to the CD++ tool". In Proceedings of SCS Summer Multiconference on Computer Simulation. 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.

    Otras lecturas recomendadas

    [ASW98] ALVARIÑO, A.; SAEZ, A.; WAINER, G. "Un informe sobre técnicas de simulación paralela y distribuida". Informe técnico No. 98-013 del Departamento de Computación. FCEN/UBA. 1998.

    [BBW98a] BARYLKO, A.; BEYOGLONIAN, J.; WAINER, G. "CD++: una herramienta de implementación de modelos Cell-DEVS binarios". Anales de la XXII Conferencia Latinoamericana de Informática. Quito, Ecuador. 1998.

    [BBW98a] BARYLKO, A.; BEYOGLONIAN, J.; WAINER, G. "GAD: a General Application DEVS environment". Proceedings of IASTED Applied Modelling and Simulation 1998. Hawaii, U.S.A.Technical Report No. 98-005. Departamento de Computación. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. 1998.

    [ChM79] CHANDY, K; MISRA, J. "Distributed simulation: a case study in design and verification of distributed programs". IEEE Transactions on Software Engineering. September 1979.

    [ChM81] CHANDY, K; MISRA, J. "Asynchronous distributed simulation via a sequence of parallel computations". Communications of the ACM, (24):4, pp 198-206. April 1981.

    [Cho94b] CHOW, A.; ZEIGLER, B. "Abstract Simulator for the parallel DEVS formalism".Technical Report. University of Arizona. 1994.

    [ChZ94] CHOW, A.; ZEIGLER, B. "Revised DEVS: a parallel, hierarchical, modular modeling formalism". Proceedings of the SCS Winter Simulation Conference. 1994.

    [Fuj90] FUJIMOTO, R. "Parallel Simulation of Discrete Events". Communications of the ACM. Vol. 33. No. 10. pp. 30-53. 1990.

    [Jef85] JEFFERSON, D. "Virtual Time". ACM Transactions on Programming Languages and Systems. 7(3). pp. 404-425. July 1985.

    [LF95] LIN, Y.; FISHWICK, P. "Asynchronous Parallel Discrete Event Simulation". IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics. 1995.

    [Tof94] TOFFOLI, T. "Occam, Turing, von Neumann, Jaynes: How much can you get for how little? (A conceptual introduc­tion to cellular autómata)". Proceedings of ACRI'94. 1994.

     [Wai99a] WAINER, G. “Abstract Cell-DEVS simulators”. In Proceedings of Information Systems Analysis and Synthesis, ISAS’99. Florida, USA. 1999.

    [Wai99a] WAINER, G. “Definition of parallel Cell-DEVS models”. In Proceedings of Information Systems Analysis and Synthesis, ISAS’99. Florida, USA. 1999.

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    [WFG97b] WAINER,G.; GIAMBIASI, N.; FRYDMAN, C. "Cell-DEVS models with transport and inertial delays". Proceedings of the 9th. European Simulation Symposium and Exhibition. Passau, Germany. 1997.

    [WG99a] WAINER, G.; GIAMBIASI, N. “Timing delays specification using the DEVS formalism”. InProceedings of Information Systems Analysis and Synthesis, ISAS’99. Florida, USA. 1999.

    [WG99b] WAINER, G.; GIAMBIASI, N. “Results of cellular models simulation”. In Proceedings of Information Systems Analysis and Synthesis, ISAS’99. Florida, USA. 1999.

    [WG99b] WAINER, G.; GIAMBIASI, N. “Specification of timing delays in parallel Cell-DEVS models”. In Proceedings of SCS Summer Multiconference on Computer Simulation. 1999.

    [Wol84] WOLFRAM, S. "Universality and complexity in cellular autómata". Physica, 10D, pp. 1-35. 1984.

    [Wol86] WOLFRAM, S. “Theory and applications of cellular automata”. Vol. 1, Advances Series on Complex Systems. World Scientific, Singapore, 1986.

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    [Zei96] ZEIGLER, B.; MOON, Y.; KIM, D.; KIM, D. "DEVS-C++: A high performance modelling and simulation environ­ment". Technical Report, Department of Electrical and Computer Engineering, University of Arizona. In Proceedings of 29t. Hawaii International Conference on System Sciences, January 1996.

    [Zei98a] Zeigler, B.P., DEVS Theory of Quantization, . 1998, DARPA Contract N6133997K-0007: ECE Dept., UA, Tucson, AZ.

    [Zei98b] Zeigler, B.P.,  CHO, H.; LEE, J.; SARJOUGHIAN, H. The DEVS/HLA Distributed Simulation Environment And Its Support for Predictive Filtering. DARPA Contract N6133997K-0007: ECE Dept., UA, Tucson, AZ. 1998.