PřF:C2115 Superpočítání - Informace o předmětu

C2115 Praktický úvod do superpočítání

Rozsah

0/2/0. 2 kr. Ukončení: k.
Vyučováno kontaktně

Vyučující

RNDr. Petr Kulhánek, Ph.D. (přednášející)

Garance

RNDr. Petr Kulhánek, Ph.D.
Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Po 16. 2. až Pá 22. 5. Út 16:00–17:50 C04/118

Předpoklady

Základy práce s počítačem. Základy práce v operačním systému Linux nebo absolvovaní předmětu C2110 Operační systém UNIX a základy programování je výhodou.

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Předmět si smí zapsat nejvýše 21 stud.
Momentální stav registrace a zápisu: zapsáno: 7/21, pouze zareg.: 0/21, pouze zareg. s předností (mateřské obory): 0/21

Mateřské obory/plány

předmět má 27 mateřských oborů, zobrazit

Anotace

Cílem předmětu je seznámit studenty s klíčovými koncepty superpočítání, včetně architektur superpočítačů, paralelních výpočtů a typických úloh řešených na superpočítačích. Studenti si osvojí praktické dovednosti při práci v superpočítačovém centru MetaCentrum. Naučí se základní příkazy, práci s operačním systémem, správu datových úložišť a efektivní správu úloh ve víceuživatelském prostředí. Praktické ukázky budou zahrnovat jednoduché numerické výpočty, simulace molekulárních systémů, kvantově-chemické výpočty a aplikace umělé inteligence využívající velké jazykové modely (LLM) pro zpracování dat.

Výstupy z učení

Student bude po absolvování předmětu schopen:
pracovat s datovými úložišti CESNET;
pracovat v prostředí superpočítačových center MetaCentrum a IT4I;
analyzovat nároky vědeckotechnických aplikaci;
zvolit vhodnou strategii pro jejich spouštění v superpočítačových centrech;
zadávat výpočetní úlohy do dávkového systému PBS (OpenPBS) a Slurm;

Klíčová témata

• Historie, využití a budoucnost výpočetní techniky. Příklady reálných problémů řešených ve skupině výpočetní chemie. Přehled výpočetních center v České republice: MetaCentrum, CERIT-SC, IT4Innovation. Zahraniční výpočetní centra.
• Stručný úvod do UNIXu. Seznámení se s prostředím výpočetního clusteru WOLF, struktura, software. Registrace uživatelů do MetaCentra.
• Architektura počítače. Reprezentace číselných hodnot v číslicové technice. Od problému k výsledku. Šíření chyb v numerických výpočtech.
• Fortran jako významný jazyk využívaný v superpočítání. Historie. Syntaxe. Překladače. Numerické knihovny.
• Urychlení výpočtů pomocí paralelizace. Typy paralelizace. Praktická ukázka použití OpenMP a MPI. Efektivita paralelizace.
• Dávkové systémy PBS (OpenPBS) a Slurm. Zadávání úloh v prostředí MetaCentra využívající programy Gaussian a AMBER. Infinity jako nástavba dávkových systémů.
• Hardwarové akcelerátory. Molekulární simulace využívající GPU akcelerátory. Využití umělé inteligence pro zpracování dat.

Studijní zdroje a literatura

• CHIVERS, Ian a Jane SLEIGHTHOLME. Introduction to Programming with Fortran: With Coverage of Fortran 90, 95, 2003, 2008 and 77. Springer. 2012, 619 s. ISBN 978-0-85729-232-2. info
• CLERMAN, Walter. Modern Fortran: style and usage. New York. Cambridge University Press, 2012, 334 s. ISBN 978-0-521-51453-8. info
• PACHECO, Peter S. An introduction to parallel programming. Amsterdam; Boston: Morgan Kaufmann, 2011. ISBN 978-0-12-374260-5. info
• High performance computing: from grids and clouds to exascale. Washington, DC: IOS Press, 2011. Advances in parallel computing, v. 20. ISBN 978-1-60750-802-1. info

Přístupy, postupy a metody používané ve výuce

přednášky, diskuse, skupinové projekty v počítačové učebně

Způsob ověření výstupů z učení a požadavky na ukončení

schválené písemné protokoly ze studentských projektů, závěrečný test, test se skládá z 50 otázek, více možností, správná odpověď plus jeden bod, nesprávné odpovědi minus čtvrtina bodu, ke složení kolokvia je nutné získat nejméně 30 bodů

Studijní opora

https://is.muni.cz/auth/el/sci/jaro2026/C2115/index-XFhLTD.qwarp

Další komentáře

Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.

• Statistika zápisu (nejnovější)
  
• Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/jaro2026/C2115