Extraction of similarity based fuzzy rules from artificial neural networks

A method to extract a fuzzy rule based system from a trained artificial neural network for classification is presented. The fuzzy system obtained is equivalent to the corresponding neural network. In the antecedents of the fuzzy rules, it uses the similarity between the input datum and the weight vectors. This implies rules highly understandable. Thus, both the fuzzy system and a simple analysis of the weight vectors are enough to discern the hidden knowledge learnt by the neural network. Several classification problems are presented to illustrate this method of knowledge discovery by using artificial neural networks

Integración de elementos visuales y animaciones en las prácticas de programación paralela

Dada la importancia actual del procesamiento paralelo y su complejidad, este trabajo pretende integrar el elemento visual y la animación dentro de la enseñanza y aprendizaje de la programación paralela. Con dicha orientación, se presentan las principales aportaciones de un proyecto de innovación docente que extiende el material web existente en las prácticas de una asignatura de programación paralela, dotándolo de elementos visuales dinámicos y cierto grado de interactividad para favorecer el aprendizaje. Asimismo, se introduce en las prácticas, el uso de herramientas de visualización de procesos y trazado gráfico de la ejecución que facilitan la comprensión y depuración de los programas paralelos. Las ideas presentadas pueden ser fácilmente aplicables a cualquier asignatura de programación que integre contenidos de concurrencia.Peer Reviewe

Efficient GPU implementation of a Boltzmann‑Schrödinger‑Poisson solver for the simulation of nanoscale DG MOSFETs

81–102, 2019) describes an efficient and accurate solver for nanoscale DG MOSFETs through a deterministic Boltzmann-Schrödinger-Poisson model with seven electron–phonon scattering mechanisms on a hybrid parallel CPU/GPU platform. The transport computational phase, i.e. the time integration of the Boltzmann equations, was ported to the GPU using CUDA extensions, but the computation of the system’s eigenstates, i.e. the solution of the Schrödinger-Poisson block, was parallelized only using OpenMP due to its complexity. This work fills the gap by describing a port to GPU for the solver of the Schrödinger-Poisson block. This new proposal implements on GPU a Scheduled Relaxation Jacobi method to solve the sparse linear systems which arise in the 2D Poisson equation. The 1D Schrödinger equation is solved on GPU by adapting a multi-section iteration and the Newton-Raphson algorithm to approximate the energy levels, and the Inverse Power Iterative Method is used to approximate the wave vectors. We want to stress that this solver for the Schrödinger-Poisson block can be thought as a module independent of the transport phase (Boltzmann) and can be used for solvers using different levels of description for the electrons; therefore, it is of particular interest because it can be adapted to other macroscopic, hence faster, solvers for confined devices exploited at industrial level.Project PID2020-117846GB-I00 funded by the Spanish Ministerio de Ciencia e InnovaciónProject A-TIC-344-UGR20 funded by European Regional Development Fund

Integración de elementos visuales y animaciones en las prácticas de programación paralela

Dada la importancia actual del procesamiento paralelo y su complejidad, este trabajo pretende integrar el elemento visual y la animación dentro de la enseñanza y aprendizaje de la programación paralela. Con dicha orientación, se presentan las principales aportaciones de un proyecto de innovación docente que extiende el material web existente en las prácticas de una asignatura de programación paralela, dotándolo de elementos visuales dinámicos y cierto grado de interactividad para favorecer el aprendizaje. Asimismo, se introduce en las prácticas, el uso de herramientas de visualización de procesos y trazado gráfico de la ejecución que facilitan la comprensión y depuración de los programas paralelos. Las ideas presentadas pueden ser fácilmente aplicables a cualquier asignatura de programación que integre contenidos de concurrencia.El trabajo se ha financiado con los proyectos 09-162 de la Univ. de Granada (Innovación Docente) y MTM2008-06349-C03-03 (MEC)

Sobre el papel de la programación paralela en los nuevos planes de estudios de informática

La difusión reciente de los sistemas paralelos hace que la programación paralela haya adquirido gran importancia, y dentro del proceso de reforma de los planes de estudios deberíamos plantearnos darle la importancia que realmente tiene. Los ingenieros en informática trabajan con estos sistemas y tienen que desarrollar software para ellos, por lo que no puede aducirse que es un tipo de programación complejo para no incluirlo o relegarlo de los estudios. Además, para obtener las máximas prestaciones de estos sistemas es necesario estudiar análisis y diseño de algoritmos paralelos. Este trabajo pretende motivar la discusión sobre cómo incluir los contenidos de programación y algoritmos paralelos. En nuestra opinión una buena opción sería incluir la programación paralela como parte de asignaturas de programación, junto con alguna asignatura específica de paralelismo.Peer Reviewe

An MPI-CUDA implementation of an improved Roe method for two-layer shallow water systems

The numerical solution of two-layer shallow water systems is required to simulate accurately stratified fluids, which are ubiquitous in nature: they appear in atmospheric flows, ocean currents, oil spills, . . . Moreover, the implementation of the numerical schemes to solve these models in realistic scenarios imposes huge demands of computing power. In this paper, we tackle the acceleration of these simulations in triangular meshes by exploiting the combined power of several CUDA-enabled GPUs in a GPU cluster. For that purpose, an improvement of a path conservative Roe type finite volume scheme which is specially suitable for GPU implementation is presented, and a distributed implementation of this scheme which uses CUDA and MPI to exploit the potential of a GPU cluster is developed. This implementation overlaps MPI communication with CPU-GPU memory transfers and GPU computation to increase efficiency. Several numerical experiments performed on a cluster of modern CUDA-enabled GPUs show the efficiency of the distributed solver

Sobre el papel de la programación paralela en los nuevos planes de estudios de informática

La difusión reciente de los sistemas paralelos hace que la programación paralela haya adquirido gran importancia, y dentro del proceso de reforma de los planes de estudios deberíamos plantearnos darle la importancia que realmente tiene. Los ingenieros en informática trabajan con estos sistemas y tienen que desarrollar software para ellos, por lo que no puede aducirse que es un tipo de programación complejo para no incluirlo o relegarlo de los estudios. Además, para obtener las máximas prestaciones de estos sistemas es necesario estudiar análisis y diseño de algoritmos paralelos. Este trabajo pretende motivar la discusión sobre cómo incluir los contenidos de programación y algoritmos paralelos. En nuestra opinión una buena opción sería incluir la programación paralela como parte de asignaturas de programación, junto con alguna asignatura específica de paralelismo.Este trabajo ha sido financiado en parte por la Fundación Séneca, proyecto 08763/PI/08, y por el Ministerio de Educación, proyecto TIN2008-06570-C04

Efficient GPU implementation of a two waves TVD-WAF method for the two-dimensional one layer Shallow Water system on structured meshes.

The numerical solutions of shallow water equations are useful for applications related to geophysical flows that usually take place in large computational domains and could require real time calculation. Therefore, parallel versions of accurate and efficient numerical solvers for high performance platforms are needed to be able to deal with these simulation scenarios in reasonable times. In this paper we present an efficient CUDA implementation of a first and second order HLL methods and a two-waves TVD-WAF one. We propose to write all these methods under a common framework, such as, their CUDA implementations share the same structure. In particular, the reformulation of TVD-WAF numerical flux and the improved definition of the flux limiter allows us to obtain a more robust solver in situations like wet/dry fronts. Finally, some numerical tests are presented showing that the TVD-WAF method is slightly slower that the first order HLL method and two times faster than the second order HLL method, but it provides numerical results almost as accurate as the second order HLL scheme

Integración de elementos visuales y animaciones en las prácticas de programación paralela

Dada la importancia actual del procesamiento paralelo y su complejidad, este trabajo pretende integrar el elemento visual y la animación dentro de la enseñanza y aprendizaje de la programación paralela. Con dicha orientación, se presentan las principales aportaciones de un proyecto de innovación docente que extiende el material web existente en las prácticas de una asignatura de programación paralela, dotándolo de elementos visuales dinámicos y cierto grado de interactividad para favorecer el aprendizaje. Asimismo, se introduce en las prácticas, el uso de herramientas de visualización de procesos y trazado gráfico de la ejecución que facilitan la comprensión y depuración de los programas paralelos. Las ideas presentadas pueden ser fácilmente aplicables a cualquier asignatura de programación que integre contenidos de concurrencia

Polarimetric calibration of a spectropolarimeter instrument with high precision: Sunrise chromospheric infrared spectropolarimeter (SCIP) for the sunrise iii balloon telescope

The Sunrise chromospheric infrared spectropolarimeter (SCIP) installed in the international balloon experiment sunrise iii will perform spectropolarimetric observations in the near-infrared band to measure solar photospheric and chromospheric magnetic fields simultaneously. The main components of SCIP for polarization measurements are a rotating wave plate, polarization beam splitters, and CMOS imaging sensors. In each of the sensors, SCIP records the orthogonal linearly polarized components of light. The polarization is later demodulated on-board. Each sensor covers one of the two distinct wavelength regions centered at 770 and 850 nm. To retrieve the proper circular polarization, the new parameter , defined as the 45° phase shifted component of Stokes in the modulation curve, is introduced. SCIP is aimed at achieving high polarization precision (1<3×10−4 of continuum intensity) to capture weak polarization signals in the chromosphere. The objectives of the polarization calibration test presented in this paper are to determine a response matrix of SCIP and to measure its repeatability and temperature dependence to achieve the required polarization precision. Tolerances of the response matrix elements were set after considering typical photospheric and chromospheric polarization signal levels. We constructed a feed optical system such that a telecentric beam can enter SCIP with the same -number as the light distribution instrument of the sunrise iii telescope. A wire-grid linear polarizer and achromatic wave plate were placed before SCIP to produce the known polarization. The obtained response matrix was close to the values expected from the design. The wavelength and spatial variations, repeatability, and temperature dependence of the response matrix were confirmed to be smaller than tolerances. © 2022 Optica Publishing Group.Japan Society for the Promotion of Science KAKENHI (JP18H05234); Max Planck Foundation; National Aeronautics and Space Administration (#80NSSC18K0934); ISAS/JAXA Small Mission-of Opportunity Program; Spanish Research Agency (RTI2018-096886-B-C5); Centro de Excelencia Severo Ochoa Program (SEV-2017-0709).Peer reviewe