Miguel CMiguel CASQUILHOASQUILHO

(Prof. Aux., apos.)CPQ “Centro de Processos Químicos”Departmento de Eng.ª QuímicaIST Instituto Superior TécnicoUTL Universidade Técnica de Lisboa

Computação científica na InternetComputação científica na Internet

http://web.ist.utl.pt/mcasquilho/

Instituto Superior TécnicoLisboa, 30-31 Maio 2013

MOOC@ISTMOOC@ISTExperiências e práticas deExperiências e práticas de

e-learning no ISTe-learning no IST

Computação científica na Internet 1 / 2530-Mai-2013

Computação científica na Internet

SumárioNa nossa era tecnológica, a computação científica

na Internet parece-nos um campo pouco explorado: tanto em geral como, surpreendentemente, no ensino. (“Computação na Internet” — O utilizador, num “sítio”; fornece os seus dados, executa um programa, e obtém resultados.) Praticamo-la, no entanto, desde há 15 anos.Praticamo-la, no entanto, desde há 15 anos.

Note-se que, na Internet: linguagens antigas (Fortran, etc.) funcionam (sem alteração); ao passo que modernas não funcionam.

Usando ilustrações científicas académicas, na I., vamos:•Mostrar exemplos de computação científica; e•Recomendar a via da Internet para o ensino e outros fins.

Computação científica na Internet

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Computação científica na Internet

1. Situação prévia

2. Experiências e práticas

3. Propostas

Computação científica na Internet

Columbano(1857–1929)“Um Pintor”

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Computação científica na Internet

A Internet (ou Web)* não tem dado atenção à computação científica, seja ela com software grátis ou pago.

Os criadores de c. c. tipicamente produzem (vendem, dão) programas para instalar.

Inúmeras páginas Web e aplicações tratam de ciência, mas pendem para a novidade deste meio (imagens, vídeo, etc.).

Há muitas páginas didácticas e pedagógicas, mas são usadas:• mais para consulta, estudo (trabalho de casa); e• menos na aula (na qual se prefere uma atitude dinâmica).

Encontra-se escasso material aplicável sobre• Matemática, Física, etc., ou aplicações industriais

E resolver problemas (académicos ou industriais) ?

* http://en.wikipedia.org/wiki/Internet#Services

1. 2. 3. Situação prévia

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Computação científica na Internet

Software (remoto) da sua organização

Um “programador” integrado (prof., aluno)•Pode usar o software (Matlab ) ao qual acede remotamente,•para resolver este problema-exemplo simples (via Monte Carlo):

Qual é o comprimento total deste arranjo de 2 barras (similares), cada uma com comprimento aprox. de 50 cm ? (Talvez 1 m !)

Suponhamos que seguem distribuições uniformes em 49–51 cm.

•Na Internet: soma de uniformes

1. 2. 3. Situação prévia

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Computação científica na Internet

Páginas Web sobre ciência e…• Wolfram Mathworld, de Eric Weisstein

http://mathworld.wolfram.com/

• Springer Encyclopaedia of Mathematics

http://eom.springer.de/

• Wikipedia

http://en.wikipedia.org/

• NIST/SEMATECH e-Handbook of Statistical Methods (Statistical Eng.ing Division Information Technology Laboratory Nat’l Inst. of Standards and Technology, USA)

http://www.itl.nist.gov/div898/handbook/

1. 2. 3. Situação prévia

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Computação científica na Internet

…páginas Web sobre computação científica Ênfase em imagens, interactividade

• “Atractor” (.pt) http://atractor.pt/Exemplo (poliedros — etc., excelente para nível liceal):

http://atractor.pt/webM/exemplos/poliedros.htm Computação científica académica: material funcional

escasso sobre Matemática, Física, Indústria. Excepção:

• Prof. V. M. Ponce, San Diego St. U. (Fortran:excelente, mas sem dados por omissão)

http://ponce.sdsu.edu/onlinewaterbalance.php

“scientific computing on the internet”

• 6 resultados (fontes de software, cursos universitários)

1. 2. 3. Situação prévia

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Computação científica na Internet

Scilab http://www.scilab.org/

Download ?! http://scilabanywhere.sourceforge.net/, Xiamen Univ.

1. 2. 3. Situação prévia

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Computação científica na Internet

1. Situação prévia

2. Experiências e práticas

3. Propostas

Computação científica na Internet

Carlos Botelho (1899-1982)

“Lisboa”, tapeçaria de Portalegre

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Computação científica na Internet

• Chi-squareChi-square — Try Try = 3, = 3, = 30 = 30 http://web.ist.utl.pt/~mcasquilho/compute/qc/Fx-chisquare.php

1. 2. 3. Experiências e práticas

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Computação científica na Internet

• Fraction defectiveFraction defective — Resultado Resultadohttp://web.ist.utl.pt/~mcasquilho/compute/qc/Fx-fracdefective.php

1. 2. 3. Experiências e práticas

11 / 2530-Mai-2013

Computação científica na Internet

• Convergence to non-central Convergence to non-central tt — Resultado Resultadohttp://web.ist.utl.pt/~mcasquilho/compute/qc/F-tncConverg.php

1. 2. 3. Experiências e práticas

12 / 2530-Mai-2013

Computação científica na Internet

• Sequence of non-central Sequence of non-central tt curves curves — Resultado Resultadohttp://web.ist.utl.pt/~mcasquilho/compute/qc/F-tncseq.php

1. 2. 3. Experiências e práticas

13 / 2530-Mai-2013

Computação científica na Internet

• Sum of 2 GaussiansSum of 2 Gaussians — Resultado Resultadohttp://web.ist.utl.pt/~mcasquilho/compute/qc/Fx-sum-2Gauss.php

1. 2. 3. Experiências e práticas

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Computação científica na Internet

• Packet filling, as tubes (FIFO)Packet filling, as tubes (FIFO) — Resultado Resultadohttp://web.ist.utl.pt/~mcasquilho/compute/qc/Fx-3tubefill.phphttp://web.ist.utl.pt/~mcasquilho/compute/qc/Fx-3tubefill.php

1. 2. 3. Experiências e práticas

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Computação científica na Internet

• EOQ (economic order quanity) with random demandEOQ (economic order quanity) with random demand — Resultado Resultadohttp://web.ist.utl.pt/mcasquilho/compute/or/Fx-inventoryRand.phphttp://web.ist.utl.pt/mcasquilho/compute/or/Fx-inventoryRand.php

1. 2. 3. Experiências e práticas

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Computação científica na Internet

• Catenary with concentrated loads*Catenary with concentrated loads* — Resultado Resultadohttp://web.ist.utl.pt/~mcasquilho/compute/com/Fx-catenaryLoads.phphttp://web.ist.utl.pt/~mcasquilho/compute/com/Fx-catenaryLoads.php

• * Problema e resolução: colega Prof. A. Pinto da Costa, DECivil* Problema e resolução: colega Prof. A. Pinto da Costa, DECivil

1. 2. 3. Experiências e práticas

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• Semicontinuous cooled reactorSemicontinuous cooled reactor — Resultado Resultadohttp://web.ist.utl.pt/~mcasquilho/compute/com/Fx-scoolreactor.phphttp://web.ist.utl.pt/~mcasquilho/compute/com/Fx-scoolreactor.php

Computação científica na Internet

1. 2. 3. Experiências e práticas

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Computação científica na Internet

• Minimum distance “within an angle”Minimum distance “within an angle” — Resultado Resultadohttp://webpages.fc.ul.pt/~macasquilho/compute/Fx-angdistRemote.phphttp://webpages.fc.ul.pt/~macasquilho/compute/Fx-angdistRemote.php

• Nossa página na Nossa página na Faculdade de CiênciasFaculdade de Ciências……• ……Faz os cálculos no Faz os cálculos no TécnicoTécnico

1. 2. 3. Experiências e práticas

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1. Situação prévia

2. Experiências e práticas

3. Propostas

Computação científica na Internet

Computação científica na Internet

Amadeo de Souza-Cardoso

(1887–1918)“A casita clara”

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Computação científica na Internet

A computação científica na Internet é um campo a explorar para fins académicos, científicos e tecnológicos (facilitando a interacção, especialmente com a indústria).

Muitas aplicações antigas podem ser prontamente colocadas na Internet, tipicamente sem qualquer alteração, protegendo, pois, o investimento e trabalho prévios. Porém…

O “arranque” não é fácil, o que talvez justifique a fuga a esta via, nomeadamente para o ensino.

Trabalhar na Internet evita incompatibilidade de plataformas, e ultrapassa limitações do PC do utilizador.

1. 2. 3. Propostas…

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Computação científica na Internet

O software moderno é, em certo sentido, obsoleto (!), devido à inadequação à Internet (licenças, permissões).

Por isso, as linguagens modernas (Mathematica, Matlab, etc.), que favorecem muito a produtividade, não parecem (ainda) ser “Internet-amigáveis”.

A computação científica na Internet beneficia de• partilha (no trabalho de equipa)• visibilidade (atraindo ligações úteis, v.g., com a indústria)• computação em redes (“grid”, “cloud”, paralela)

E dá acesso a uma vasta gama de recursos potentes, grátis (independentes da plataforma) apenas usando um browser.

Os vossos problemas são bem-vindos !— —

1. 2. 3. …Propostas

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Computação científica na Internet

CPQ: “Centro de Processos Químicos”, IST, UTL DEQ: Departamento de Engenharia Química, IST, UTL CIIST: “Centro de Informática do IST”, Instituto Superior Técnico,

Univ. Técnica de Lisboa Milipeia (Lab. de Computação Avançada), Univ. de Coimbra Profs. (DEngCivil) A. Pinto da Costa, M. Azevedo Coutinho ( Ponce),

(DFis) Horácio Fernandes, (DMat, FacC, ULisboa) Jorge Buescu

Palavras-chave• Computação científica; Internet

Reconhecimento

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Computação científica na Internet

• Astsatryan, H., Yu. Shoukourian, V. Sahakyan [2006] “Brief introduction of a Web scientific environment for grids”, Grid’2006, Dubna (Russia).

• Casquilho, M. [2012] “Computação científica na Internet, um campo pouco explorado”, Universidade Aberta, Porto Salvo.

• Casquilho, M. [2013] “Computação científica na Internet para a Indústria”, 1.st Portuguese Meeting on Mathematics for Industry, FCUP, Universidade do Porto, Porto (next 06–08 June).

• Franco, B., M. Casquilho [2011] “A Web application for scientific computing: combining several tools and languages to solve a statistical problem”, CISTI'2011, 6.ª Conferência Ibérica de Sistemas e Tecnologias de Informação, Chaves (Portugal)

• Hughes, Alan [2006] “University-industry linkages and UK science and innovation policy”, Working Paper No. 326, Centre for Business Research, University of Cambridge, Cambridge (UK)

• [“Internet” or “the Internet” ?] in http://microsites.oii.ox.ac.uk/ics2011/. (2011-Sep)

Bibliografia

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Miguel CMiguel CASQUILHOASQUILHO

(Prof. Aux., apos.)CPQ “Centro de Processos Químicos”Departmento de Eng.ª QuímicaIST Instituto Superior TécnicoUTL Universidade Técnica de Lisboa

Computação científica na InternetComputação científica na Internet

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e-learning no ISTe-learning no IST

Computação científica na Internet 25 / 2530-Mai-2013