Problemas computacionales asociados a la construcción de modelos de simulación basados en autómatas celulares en paralelo. caso de estudio: evaluación de amenazas asociadas a flujos de lava volcánica como fluido binghan

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dc.contributor.advisorBarrios Hernández, Carlos Jaime
dc.contributor.advisorAndrade Sosa, Hugo Hernando
dc.contributor.authorGelvez Cortes, Sergio Augusto
dc.date.accessioned2024-03-03T22:02:07Z
dc.date.available2015
dc.date.available2024-03-03T22:02:07Z
dc.date.created2015
dc.date.issued2015
dc.description.abstractExisten procesos naturales que son de interés debido a su complejidad e impacto sobre la vida humana, y las erupciones volcánicas son de los ejemplos más fáciles de identificar. Un factor importante en relación al fenómeno de los flujos de lava volcánica de especial consideración es la complejidad matemática y computacional de los fenómenos. Al hablar de esta última se involucra a la computación de alto desempeño, y en esta, la eficiencia de las simulaciones es un tema crucial; es ahí donde este trabajo tiene su motivación: El construir un modelo de simulación, y caracterizarlo en su ejecución para determinar su eficiencia. El primer paso fue la creación del modelo partiendo del conocimiento del fenómeno, en este caso usando las teorías reológicas. Se usaron las ecuaciones de Navier-Stokes para fluídos tipo Bingham. Además, el método de autómatas celulares planteado se usó para simplificar la geometría del problema y de esa manera reducir la complejidad en la formulación matemática del mismo. Después se construyó una versión paralela del programa compatible con la infraestructura de cálculo avanzado de la universidad. De esta manera se usó como modelo de programación la GPGPU mediante CUDA©. Finalmente, se crearon varios programas en paralelo que usaban varios mapeos de procesos sobre elementos de cómputo y sobre las diferentes jerarquías de memoria. Se realizó un experimento para determinar características del comportamiento de la ejecución de los programas. Con los datos obtenidos se determinó que el mapeo con una GPU y memoria principal más la del dispositivo es el más eficiente. Al final, se proponen caminos posibles para la continuación del trabajo, desde diversas perspectivas, tanto computacionales como del fenómeno en sí.
dc.description.abstractenglishThere are natural processes that are of interest due to their complexity and impact on human life, and volcanic eruptions are among the easiest examples to identify. A very important factor around lava flow phenomena is their mathematical and computational complexity. When discussing the latter, high performance computing should be involved, and with it, efficiency in the simulations becomes a key topic; In that scenario this work has its motivation: The construction of a simulation model and the characterisation of its execution to determine its eficiency. The first step was the construction of a model from the knowledge about the phenomenon, in this case, rheology and fluid dynamics. The Navier-Stokes equations for a Bingham Fluid were used, as well as a Cellular Automata Method to simplify the problem’s geometry and thus reducing the complexity in its mathematical formulation. After that, a parallel implementation of the model, compatible with the university’s high performance computing infrastructure, was constructed; as such, the programming model was GPGPU using CUDA© Finally, several parallel programs were created, each one using several process mappings over the processing elements and over the different memory hierarchies. An experiment to determine characteristics of the behaviour of the programs’ execution was performed. With the data obtained, It was determined that the mapping using one GPU and RAM memory plus VRAM is the most efficient one. In the end of the text, several ways to continue the work are proposed from several different perspectives: from the computing point of view as well as from the phenomenon itself.
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Ingeniería de Sistemas e Informática
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/32272
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías Fisicomecánicas
dc.publisher.programMaestría en Ingeniería de Sistemas e Informática
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería de Sistemas e Informática
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
dc.subjectSimulación
dc.subjectComputación De Alto Desempeño
dc.subjectGpgpu
dc.subjectAutómatas Celulares
dc.subjectFlujos De Lava.
dc.subject.keywordSimulation
dc.subject.keywordHigh Performance Computing
dc.subject.keywordGpgpu
dc.subject.keywordCellular Automata
dc.subject.keywordLava Flows
dc.titleProblemas computacionales asociados a la construcción de modelos de simulación basados en autómatas celulares en paralelo. caso de estudio: evaluación de amenazas asociadas a flujos de lava volcánica como fluido binghan
dc.title.englishComputational problems associated to simulation model construction based on parallel cellular automata. case study: volcanic lava flow hazard assessment based on lava as a bingham fluid
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestria
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