[Todos] wd: Defensa de tesis doctoral (Cs. de la Computación) de Lucio Santi: Nuevos Métodos Híbridos para Modelado y Simulación Eficiente de Partículas en Geometrías 3D. Martes 22 de diciembre, 9:00hs (GMT-3), por Zoom.

[Gustavo Otero]

Hola a tod en s,

les paso la información de la defensa de tesis doctoral de Lucio  
Santi, graduado del DC que trabajó en el CERN. Saludos,

  Gustavo

--------- Forwarded message ---------
From: Rodrigo Castro <rcastro en dc.uba.ar>
Date: Wed, Dec 16, 2020 at 10:00 PM
Subject: Defensa de tesis doctoral (Cs. de la Computación) de Lucio  
Santi: Nuevos Métodos Híbridos para Modelado y Simulación Eficiente de  
Partículas en Geometrías 3D. Martes 22 de diciembre, 9:00hs (GMT-3),  
por Zoom.
To: Alumnos_DC <alumnos en dc.uba.ar>, Docentes_DC <docentes en dc.uba.ar>,  
Profesores <profesores en dc.uba.ar>, Todos <todos en dc.uba.ar>, Miembros  
<miembros en icc.fcen.uba.ar>


Hola todos y todas,

Tengo el agrado de invitar a nuestra comunidad a la defensa de Tesis  
Doctoral en Ciencias de la Computación del Lic. Lucio Santi

Título: Nuevos Métodos Híbridos para Modelado y Simulación Eficiente  
de Partículas en Geometrías 3D

Cuándo: Martes 22 de diciembre a las 9:00 hs. (GMT-3)
Dónde: Aula virtual del Departamento de Computación, por Zoom
(el link será distribuido antes del martes 22/12 por este medio y  
estará disponible en https://www.dc.uba.ar/events/categoria/event/)

Director: Rodrigo Castro

Jurados:
- Alfonso Urquía (Universidad Nacional de Educación a Distancia, España)
- Javier Quinteros (Helmholtz Centre Potsdam, GeoForschungsZentrum, Alemania)
- Hernán P. Wahlberg (CONICET/Universidad Nacional de La Plata, Argentina)

Resumen:

El modelado y la simulación de dinámica de partículas son componentes  
esenciales en disciplinas diversas tales como la física de altas  
energías, la dinámica de fluidos computacional o la computación  
gráfica, entre otras. Una característica distintiva de la simulación  
de partículas es la necesidad de trazar sus trayectorias de forma  
continua a medida que se desplazan en una geometría, identificando  
cuidadosamente en tiempo y espacio los cruces entre volúmenes  
adyacentes. A su vez, cada dominio de aplicación suele adoptar  
metodologías de modelado propias que, en su mayoría, se apoyan en  
lenguajes de programación de propósito general que no fueron  
concebidos para el modelado matemático.

Esta Tesis explora nuevas técnicas y metodologías de modelado y  
simulación de sistemas de partículas basadas en métodos numéricos  
híbridos (aquellos que combinan la solución de sistemas continuos con  
la representación de eventos discretos) y en un lenguaje de modelado  
orientado a ecuaciones que permite expresar dinámicas tanto continuas  
como discretas.
Partiendo de la familia moderna de métodos Quantized State System  
(QSS) y sus implementaciones asociadas, proponemos nuevas extensiones  
genéricas y rigurosas para describir sistemas de partículas en  
geometrías tridimensionales reticuladas basándonos en el lenguaje de  
modelado Modelica.

La naturaleza híbrida de nuestros algoritmos de simulación permite  
transformar un problema de tratamiento difícil en uno de solución  
trivial: la detección de cruces entre volúmenes puede transformarse de  
un problema de detección de eventos de estado en uno de detección de  
eventos temporales. Esto redunda en un tratamiento inherentemente  
eficiente de las discontinuidades que se producen -ante cada cruce de  
geometría- en las ecuaciones dinámicas de movimiento de las partículas.

Adoptamos como campo aplicación testigo a la Física de Altas Energías  
(FAE). Las simulaciones en esta disciplina consisten en trazar las  
trayectorias de partículas subatómicas en su desplazamiento a lo largo  
de una geometría compleja, que usualmente representa un detector de  
partículas. Apoyándonos en Geant4, el simulador por excelencia de la  
comunidad FAE, presentamos dos nuevas técnicas de simulación basadas  
en eventos discretos: GQLink, un esquema de co-simulación en el cual  
el motor de integración numérica del simulador QSS Solver toma el  
control de los procesos de transporte de partículas, y QSStepper, un  
integrador numérico autónomo optimizado que opera en forma nativa como  
parte del ecosistema de integración numérica de Geant4.

Ambas técnicas son rigurosamente analizadas en el marco de dos casos  
de estudio complementarios: un caso simple en el que un positrón  
describe trayectorias helicoidales en un reticulado de cubos, y un  
caso realista que modela el detector Compact Muon Solenoid (CMS) que  
opera en el CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear).  
Luego establecemos una caracterización genérica para identificar otros  
escenarios potenciales en el contexto de la FAE donde nuestros métodos  
puedan proveer mejoras sustanciales en el desempeño de las simulaciones.

Avanzando en la generalización de los métodos, dotamos a QSS con la  
capacidad de interactuar con geometrías tridimensionales reticuladas  
arbitrarias, surgiendo de este modo una nueva metodología genérica de  
modelado y simulación de sistemas de partículas que denominamos retQSS  
(QSS para geometrías reticuladas). Potenciamos las ventajas provistas  
por un lenguaje estandarizado de modelado basado en ecuaciones y  
mostramos diversos dominios de aplicación de retQSS que incluyen  
modelos de bandadas de pájaros con comportamiento emergente, sistemas  
de moléculas con interacciones mediante campos de fuerza arbitrarios y  
modelos de flujo de plasma, entre otros, destacando la flexibilidad  
del enfoque y la elegancia y forma compacta de los modelos resultantes.

Adicionalmente, comentaremos brevemente una aplicación reciente de  
retQSS a simulación de agentes en procesos de contagio de COVID-19,  
con foco en la interacción entre partículas y geometría.

Palabras clave: Quantized State System, Simulación de partículas,  
Física de altas energías, Modelica, QSS Solver.

¡Los y las esperamos!

Saludos,
Rodrigo Castro, PhD

Professor, Computer Science Department
Researcher, ICC-CONICET
Discrete Event Simulation Lab
Universidad de Buenos Aires, Argentina