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Cómputo paralelo usando MPI: Simulaciones de N- cuerpos en la física

M.A. Rodr íguez -Meza Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares. Cómputo paralelo usando MPI: Simulaciones de N- cuerpos en la física. Correo electr ónico : mar@nuclear.inin.mx http:// www.astro.inin.mx /mar. Introducción. ¿ Qué observamos a nuestro alrededor ?.

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Cómputo paralelo usando MPI: Simulaciones de N- cuerpos en la física

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Presentation Transcript

  1. M.A. Rodríguez-Meza InstitutoNacional de InvestigacionesNucleares Cómputoparalelousando MPI: Simulaciones de N-cuerpos en la física Correoelectrónico: mar@nuclear.inin.mx http://www.astro.inin.mx/mar Introducción UAEH

  2. ¿Quéobservamos a nuestroalrededor?

  3. Tipos de Galaxias

  4. Galaxia Spiral NGC 3198 con los contornos de contenido de H [ApJ 295 (1985) 305] Curva de Rotación de la Galaxia NGC 6503 de observacines del movimiento del hidrogeno en Radio [MNRAS 249 (1991) 523] Curvas de Rotación de Galaxias de Observaciones en Radio Velocidades Observadas Velocidades esperadas según las estrellas observadas

  5. Sloan digital sky survey (SDSS) • Slices through the SDSS 3-dimensional map of the distribution of galaxies. Earth is at the center, and each point represents a galaxy, typically containing about 100 billion stars. Galaxies are colored according to the ages of their stars, with the redder, more strongly clustered points showing galaxies that are made of older stars. The outer circle is at a distance of two billion light years. The region between the wedges was not mapped by the SDSS because dust in our own Galaxy obscures the view of the distant universe in these directions. Both slices contain all galaxies within -1.25 and 1.25 degrees declination. Credit: M. Blanton and the Sloan Digital Sky Survey.

  6. Fenómenos de macro escala • Predicción del tiempo. Fenómeno del niño. • Volcanes PhysicsToday Dec. 1998 • Las guerras. • La ola. • Contaminación • Sistemas magneto y electro reológicos F. Donado, Tesis Doctoral, IFUAP (2002)

  7. Estados de la materia La materia: teoría general

  8. La cerveza

  9. Principios, leyes, teoríasymodelos

  10. Electromagnetismo

  11. Mecánicacuántica

  12. Mecánicaestadísticaclásica [1]

  13. Mecánicaestadísticaclásica [2]

  14. Mecánicaestadísticaclásica [3]

  15. Mecánicaestadísticaclásica [4]

  16. ¡Relatividad General!

  17. ¿Se pueden resolver lasecuaciones? • Partículalibre (clásicoycuántico) • Osciladorarmónico (clásicoycuántico) • Gas ideal (clásicoycuántico) • El gas de Maxwell-Boltzman • Ecuación de para la propagación de luz en el vacio • Solución de Scharzschild • Modelo de FLRW

  18. ¿Físicacomputacional? • Puente entre la física experimental y la físicateórica • ¿Algúncasoéxitoso? SI (porejemplo MD LJ)

  19. Simulacióncosmologica con NagBody

  20. Simulación del Mileniumy el principio cosmológico

  21. The Great Wall

  22. ¿Físicanumérica? • Objetivo: Usandoaproximaciones de lasleyes de la físicay de los procesosfísicos laFísicaNuméricaintentahacerprediccionescuantitativas de laspropiedades de los sistemasfísicos • Definición y planteamiento del problema • Propuesta de modelos • Simulaciones N-cuerpos • Método de "partículas” (Suavizado) Fenómenos reales Teorías y leyes físicas Modelos físicos Modelos matemáticos ¡La prueba de todo el conocimiento es el experimento! Modelos numéricos Modelo -> Método -> Implementación -> validación

  23. Pasosyetapas de lafísicanumérica • Programación • Algoritmos • Ejecución de códigosyprocesamiento de datos • Análisis • Fluidos, astrofísicaycosmología

  24. Clasificación de computologos • Gurus: Knuth, LinusTorvald, ... • Genios (breakthroughs): El inventor de FFT • Los quehacencódigos: treecode, P-Mesh, SPH, ... • Los quemodifican los códigosyahechos • Los queusancódigos ... • Los queusanpaquetescomo Gaussian, MatLab, Maple, Mathematica, Serius, COMSOL, ... • El cómputocientífico en México ¿Usuariosodesarroladores?

  25. Plan del curso • Objetivo fundamental: Estudiar un sistema de N-cuerposinteractuantes. Con “CUERPO” siendo un conceptonuméricoyfísicomás general queél usual. • Implementaroarmarunacomputadoraque me sirvaparahacer los cálculosnuméricos • Para ser lo máseficientey lo másbarataslassimulacioneshacercómputoparalelo, usandolenguajesyprotocolosestándar (C y MPI). • Presentar un proyectonumérico general que me sirvaparalograr el objetivo general tardeotemprano (NagBody, en particular pnbody_n2). • Mostrarque la visualizaciónesimportante en el análisis de resultadosy en la investigación en general.

  26. Para no estarmuyfuera de lugar ... Hagamos un curso en paralelo • Introduzcamos Rocks • Y hagamos un poco de historia

  27. ¿Dóndecomenzotodo? • Era del hielo: • Edad de piedra • Edad de bronce • El oscurantismo: Bill Gates y Microsoft • La manzana, pero no de Newton • El renacimiento: Linux y GNU

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