Defesa de Dissertação Washington Silva, dia 26/06/17, as 09:00, Sala de Seminários, DECOM, ICEB III

Defesa de Dissertação Washington Sena França e Silva, dia 26/06/17, as 09:00, Sala de Seminários, DECOM, ICEB III

Banca: Prof. Dr. Tiago Garcia Senna Carneiro; Prof. Dr. Joubert de Castro Lima; Prof. Dr. Pedro Ribeiro de Andrade Neto.

Título: Uma Álgebra Baseada em Agentes para Modelagem Inequívoca de Mudanças Socioambientais e sua Simulação Eficiente sobre GPUs

Resumo: As pesquisas realizadas neste trabalho revelaram que, na atualidade, as representações lógicas (especificação executável/código fonte) da maioria dos modelos computacionais destinados à simulação das interações entre sociedade e natureza são majoritariamente incompletas. Elas raramente capturam complemente os modelos conceituais que os modeladores desenvolveram sobre os fenômenos que estudaram. Consequentemente, os modelos são simulados de forma ambígua pelos principais simuladores da atualidade. Particularmente, os modelos são expressos sem que descrevam a simultaneidade entre os atores e processos que provocam mudanças. As representações lógicas não informam se o modelador acredita que atores/processos agem ao mesmo tempo ou uns após os outros. Consequentemente, um mesmo modelo gera resultados divergentes quando executados por simuladores diferentes. As versões mono-processador dos simuladores tendem a simular sequencialmente todas as mudanças, de forma que as mudanças provocadas por um ator/processo é imediatamente percebida e influencia as ações dos subsequentes. Enquanto que, versões multiprocessador tendem a simular paralelamente as mudanças, todas as ações são decididas a partir de um mesmo estado da simulação e se sobrescrevem. Ignorados em diversos estudos científicos, estes fatos comprometem a idoneidade dos resultados neles alcançados e a reprodutibilidade dos experimentos realizados. Diante deste cenário, argumenta-se que as representações lógicas dos modelos precisam capturar completamente a semântica pretendida pelos modeladores ao oferecerem recursos sintáticos, implícitos ou explícitos, para que eles descrevam a simultaneidade entre ações. Desta maneira, é possível desacoplar o modelo conceitual de suas possíveis implementações, garantindo que os modelos sejam simulados inequivocamente em diferentes simuladores. Apenas o modelador pode informar aos simuladores paralelos quando é preciso coordenar os processadores disponíveis para simular ações em série e aos simuladores sequenciais quando simular ações simultâneas usando um único processador. Como um primeiro passo na busca de uma solução para este problema, este trabalho apresenta uma álgebra para a especificação da simultaneidade em modelos baseados em agentes, cuja semântica rigorosa garante a execução inequívoca do modelo em simuladores de diferentes arquiteturas. Desta maneira, evita-se que os resultados das simulações sejam poluídos com artefatos computacionais, preserva-se a reprodutibilidade dos experimentos e promove-se o método científico. Para demonstrar a viabilidade dessa álgebra, colocando à prova seus tipo e operadores, alguns modelos clássicos foram especificados por meio do seu uso. Os experimentos submeteram três implementações desta álgebra a testes para análise de desempenho multitarefa sobre CPU e multitarefa sobre GPU. Os resultados alcançados demonstram que a álgebra permite especificar mudanças socioambientais recorrentes e demonstram também que a álgebra pode oferecer uma base para a implementação de soluções em alto desempenho. Diante destes resultados, acredita-se que este trabalho contribui ao identificar um problema grave que vem acometendo diversas pesquisas fundamentadas nos resultados provenientes de simulações computacionais de mudanças socioambientais. Este trabalho também elabora e demonstra a viabilidade de uma abordagem para desacoplar o modelo conceitual de um fenômeno da implementação física desse modelo, permitindo que a simultaneidade das ações seja simulada corretamente em simuladores sequenciais e paralelos. Por fim, este trabalho contribui ao elaborar uma estratégia a simulação eficiente de processos sociais heterogêneos sobre unidades de processamento gráfico, GPUs. Os resultados obtidos permitem simular tais processos de maneira mais rápida e escalável. Além disso, os resultados permitiram também desenvolver e simular em GPU um comportamento de presa-predador, recorrente nos processos sociais.