Daniel de Angelis Cordeiro.

O USPCodeLab Leste é um projeto de extensão que visa estimular a inovação tecnológica, a experiência de trabalhos em equipe e o potencial tecnológico de todos os aluno da USP, por meio da organização e realização de cursos de tecnologia, palestras, hackathons, desenvolvimento de projetos de software em grupos, entre outras atividades. Os trabalhos do projeto transcorrem em conjunto com grupos similares no ICMC-USP e IME-USP.

Este projeto de pesquisa colaborativa entre a Universidade de São Paulo (USP) e o Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) visa desenvolver soluções tecnológicas escaláveis para enfrentar os desafios de sustentabilidade das megalópoles, com foco na América Latina. O projeto utilizará tecnologia de gêmeos digitais e métodos de ciência de dados para coletar e analisar dados, desenvolver simulações e avaliar o impacto de políticas públicas para reduzir as emissões de gases de efeito estufa. O projeto se concentra em cinco áreas de pesquisa principais: simulação de sistemas de transporte público, infraestrutura de ciência de dados escalável para megacidades inteligentes, clima e poluição do ar em grandes áreas urbanas, eficiência energética e computação verde, e impacto econômico das mudanças climáticas na economia das megacidades. Espera-se que o projeto avance o estado da arte nessas áreas e gere resultados de pesquisa que impactem diretamente pesquisadores e estudantes. O projeto também está comprometido com a implantação de tecnologias de computação de forma sustentável, alinhada com o conceito de suficiência digital.

As aplicações executadas em VMs podem apresentar períodos ociosos, por exemplo, polling lazy à espera de um pacote de rede ou um thread num pool de sincronização à espera da entrada de outros threads. Mesmo na Nuvem, um estudo recente mostra que pelo menos 25 das aplicações estão inactivas 50 do seu tempo de vida nas VMs. Neste projeto, propomos a conceção de governadores inteligentes (IDLE-SAVE) para lidar com a gestão de energia sub-óptima de VMs ociosas na Nuvem. O principal objetivo do IDLE-SAVE é identificar os períodos de inatividade das VMs, e não ter em conta o período de inatividade no cálculo do próximo estado da CPU a mudar. Os objectivos de conceção do IDLE-SAVE são (i) a genericidade: deve ser suficientemente genérico para ser aplicado aos principais sistemas de virtualização, e (ii) a não-intrusividade: não deve exigir que o código legado seja executado nas VMs do utilizador para favorecer a adoção pelos fornecedores de Cloud.

Plataformas paralelas e distribuídas disponíveis hoje estão se tornando cada vez mais heterogêneas. Supercomputadores são construídos para explorar essa heterogeneidade usando CPUs, GPUs, FPGAs e outros aceleradores. O objetivo em um ambiente heterogêneo é utilizar diferentes recursos para realizar uma determinada tarefa no menor tempo possível e reduzir o consumo de energia. O consumo de eletricidade resulta em custos de manutenção interna e é uma fonte de poluição e emissões de gases. Por esse motivo, o consumo de energia e a sustentabilidade dos sistemas de computação se tornaram uma grande preocupação para pesquisadores de computação de alto desempenho. No lado das aplicações, os Scientific Workflows (SW) se tornaram comuns, e sua execução automatizada e eficiente em plataformas de computação em larga escala é o assunto de extensa pesquisa e desenvolvimento. Este projeto explorará vários aspectos dos SWs e outras aplicações em máquinas heterogêneas, com foco na sustentabilidade. Em particular, a parceria entre os pesquisadores vinculados a instituições brasileiras e o pesquisador brasileiro vinculado à Université Grenoble Alpes, Danilo Carastan dos Santos, jovem pesquisador de destaque, fortalecerá o avanço nesta área de estudo a partir da intersecção de diferentes perspectivas. -- Chamada CNPq/MCTI/FNDCT N 22/2024 - Programa Conhecimento Brasil - Apoio a Projetos em Rede com Pesquisadores Brasileiros no Exterior.

O projeto EcoSustain agrega um grupo interdisciplinar de pesquisadores altamente qualificados de algumas das melhores universidades brasileiras que partem de sua experiência com ciência da computação, engenharia de software, simulações, análise de dados, aprendizado de máquina, IoT, e ciências ambientais para investigar, modelar, e desenvolver soluções tecnológicas visando à criação de sistemas de software, protocolos de comunicações, serviços em rede, modelos de aprendizado de máquina etc. para monitorar a analisar ecossistemas e recursos naturais em tempo real, além de garantir a efetiva prevenção, previsão e redução dos processos de degradação ambiental causados por humanos e seu estilo de vida.

O CCD - Cidades Carbono Neutro foi concebido com a ambição de ajudar as cidades ao combate às mudanças climáticas, com a visão de propor soluções voltadas ao aumento da resiliência climática das infraestruturas e das pessoas, incorporar tecnologias baseadas na natureza nas cidades e trazer soluções para o mercado que opera nas cidades e contribuem com as emissões nas cidades. O CCD Cidades Carbono Neutro propõe um modelo de atuação sob perspectivas setoriais que impactam as cidades e geram emissões de carbono, sobretudo dióxido de carbono e metano, trazendo linhas de atuação seja por meio de provas conceitos e pilotos que demonstrem a viabilidade e vislumbram aspectos positivos na rota de uma sociedade de baixo carbono. A elaboração desta proposta de Centro partiu dos desafios apresentados pela Secretaria de Ciência Tecnologia e Inovação (SCTI) em Cidades Inteligentes, Resilientes e Sustentáveis, que resultou em três linhas de atuação estratégia, a saber: 1. Descarbonização do ambiente urbanos, tecnologias de redução de emissões de gases de efeito estuda (GEE) e resiliência climática; 2. Transformação digital e monitoramento dos serviços e operações para mitigação de emissões de GEE e resiliência climática em cidades; e 3. Políticas Públicas, capacitação e transferência de tecnologias e redes potencializadoras. Estas linhas de atuação interagem com as trilhas setoriais identificadas na proposta como: desenvolvimento urbano sustentável; infraestrutura viária e mobilidade; edificações e construção civil; energias renováveis e saneamento básico. Estas trilhas setoriais foram definidas por meio da interação com o mercado, realizado inicialmente por um chamamento público, convidando as empresas, bem como, governos e instituições não governamentais a serem membros do CCD-Cidades Carbono Neutro com o propósito de auxiliar as cidades na transição para a neutralidade de carbono. Esta proposta conta com a manifestação de interesse de nove (09) empresas, seis (07) entidades não governamentais e sete (07) instituições de governo, do Estado de São Paulo; três (03) da esfera municipal e dois (02) governo federal, perfazendo destes uma contrapartida financeira total de R$ 6.200.000,00 em cinco anos, além da contrapartida econômica. Para fazer frente aos desafios científicos e tecnológicos para a neutralidade em carbono em cidades, integram como ICTs parceiras no estado de São Paulo: USP; UNIVESP; UFABC; UNIFESP; USJT e UNINOVE. Congregam como ICTs de outros estados federativos, o CEMADEN e a UFPE. Estes atores compõem a estrutura técnica e de governo do Cidades Carbono Neutro, tendo um comitê internacional presidido inicialmente, caso a proposta seja aceita, pelo Instituto Superior Técnico de Lisboa - IST, o qual nas pessoas dos professores Paulo Ferrão e Manuel Heitor auxiliaram na construção desta proposta.

The cloud computing paradigm is defined as a pay-per-use model that allows convenient on-demand access to a configurable group of computing resources in a rapid manner with minimum effort and contact with the provider. In the High Performance Computing (HPC) context, the benefits of using public cloud resources make it an attractive alternative to expensive on-premise HPC clusters. However, the software ecosystem necessary to make possible a sustainable HPC cloud platform is not yet mature. Cost advisors, large contract handlers, DevOps solutions, Application Programming Interfaces (APIs), and HPC-aware resource managers are current software gaps in this regard. In this research project, we propose new solutions to efficiently manage and execute HPC scientific applications and workflows on AWS, with sustainability as a common objective. The proposed open-source tools and optimizations will focus on multiple performance objectives: makespan (how to minimize applications' execution times), budget (how to choose EC2 standard and spot instances to meet the users' and applications' needs with cost savings), energy (how to minimize energy consumption) as well as on fault tolerance (how to provide efficient fault tolerance to HPC applications running on EC2 spot instances).

SPRINT - Projeto de Pesquisa - Mobilidade - Edição 2022/02 / Manchester University (Proc. FAPESP 2023/00702-7)

Plataformas de computação em nuvem são utilizadas no oferecimento da maioria dos serviços e aplicações que usamos no dia a dia, tais como redes sociais, e-mail, videogames, streaming de vídeos, e são um elemento fundamental para a implantação de cidades inteligentes. Entretanto, plataformas de computação em nuvem necessitam de uma grande quantidade de eletricidade: os data centers usados por essas plataformas consomem cerca de 1 de toda a energia produzida no mundo. Para reduzir os custos e os impactos ambientais resultantes desse consumo de energia, data centers estão usando fontes de energia renovável em suas instalações. A disponibilidade de energia solar não é constante, o que faz com que o escalonamento de tarefas com o objetivo de reduzir o consumo de energia não renovável seja um desafio. Alguns data centers utilizam baterias para armazenar a energia renovável, mas elas descarregam e perdem sua capacidade com o passar do tempo, o que caracteriza um novo problema: decidir em que momento recarregar e quando utilizar a energia das baterias. Neste projeto, iremos estudar como aplicar teoria do escalonamento para reduzir o consumo de energia não renovável e o custo de operação de data centers. Para atacar os desafios científicos e tecnológicos deste problema, iremos desenvolver um algoritmo de escalonamento multi-objetivo para gerenciar a execução de máquinas virtuais submetidas a plataformas de computação em nuvem geograficamente distribuídas, considerando que tais plataformas possuem baterias e energia renovável fornecida por fontes intermitentes de energia renovável tais como eólica ou de painéis solares. Iremos propor também um método para estimar como dimensionar as fontes de energia renováveis e as baterias dado o tamanho de um data center e a sua carga de trabalho prevista.

Projeto temático FAPESP cujo objetivo principal é promover pesquisa de alto impacto em duas áreas de HPC: Gerenciamento de Recursos e Novas Arquiteturas de Computadores.

Descrição: O projeto A.D.A. -- Assistente Distribuı́da Avançada -- propõe a criação de uma assistente pessoal distribuída inteligente, isto é, uma agente virtual capaz de interagir com o usuário a partir de um ecossistema de dispositivos, como os IoT (Internet das Coisas), por meio de comandos de voz em português. Esses comandos serão transcritos para programas cujas operações básicas serão disponibilizadas pelos aparelhos administrados pela assistente. O projeto será segmentado em cinco subprojetos de diferentes áreas da computação. Ao final, será criada uma prova de conceito, de código aberto, que irá demonstrar as capacidades da assistente e aplicações em domínios de interesse público e privado

Objetivo: Desenvolvimento de modelos, técnicas, métodos e sistemas de software visando à melhoria da vida da população urbana por meio da utilização da tecnologia da informação e da comunicação. Essa pesquisa envolve técnicas avançadas de Computação em Nuvem, Internet das Coisas, Computação de Alto Desempenho, Engenharia de Software, Big Data e Aprendizado de Máquina.

The cloud computing is an important factor for environmentally sustainable development. If, in the one hand, the increasing demand of users drive the creation of large datacenters, in the other hand, cloud computing's "multi-tenancy" trait allows the reduction of physical hardware and, therefore, the saving of energy. Thus, it is imperative to optimize the energy consumption corresponding to the datacenters activities. Three elements are crucial on energy consumption of a cloud platform: computation (processing), storage and network infrastructure. Therefore, the aim of this project is to provide different techniques to reduce energy consumption regarding these three elements. Our work mainly focuses on energy saving aspects based on virtualization, i.e., pursuing the idea of the intensive migration of classical storage/processing systems to virtual ones. We will study how different organizations (whose resources are combined as hybrid clouds) can cooperate with each other in order to minimize the energy consumption without the detriment of client requirements or quality of service. Then, we intend to propose efficient algorithmic solutions and design new coordination mechanisms that incentive cloud providers to collaborate.

Com o advento de diferentes classes de aceleradores, como as GPUs (Graphical Processing Units) e os Intel MICs (Many Integrated Cores), aglomerados heterogêneos, formados por diferentes tipos de aceleradores e processadores, se tornaram realidade. Estes aglomerados podem ser dedicados ou simplesmente um conjunto de estações de trabalho, distribuídas em diferentes laboratórios e que ficam ociosas durante a maior parte do tempo. As diferenças arquiteturais entre processadores e os diversos tipos de aceleradores tornam difícil o desenvolvimento de aplicações que utilizem estes aglomerados de modo eficiente.

A proposta deste projeto consiste em avaliar modelos de programação que facilitem o desenvolvimento e a previsão do desempenho de aplicações para aglomerados heterogêneos. Também será desenvolvido um mecanismo de distribuição dinâmica de carga para estes aglomerados, que serão implementados em uma biblioteca já existente. O objetivo é facilitar tanto a implementação quanto a execução de aplicações para estes aglomerados.

O processamento paralelo e distribuído é uma realidade nos sistemas computacionais há muitos anos. No entanto, observa-se no histórico mais recente, o crescimento dos horizontes de sua aplicação em função de uma nova realidade de mercado, a qual oferece preços muito competitivos para os mais diversos tipos de plataformas de hardware, implicando no aumento das ofertas de soluções e, consequentemente, de demandas de aplicações da sociedade em geral.

Dentre os efeitos observados, buscam-se novos modelos computacionais
para solucionar as diferentes questões operacionais que se apresentam nesta
nova realidade. Neste contexto, o presente projeto se insere apresentando
a criação do LEAPaD, um laboratório, virtualmente distribuído entre as
instituições parceiras, vocacionado em explorar questões ligadas ao gerenciamento das ações que envolvem o processamento paralelo e distribuído. O LEAPaD, acrônimo para Laboratório de Estudos Avançados em Sistemas Paralelos e Distribuídos, se institui de forma a consolidar linhas de atuação
ligadas aos programas associados a este projeto, buscando explorar soluções para construções de aplicações e sistemas de gerenciamento e exploração de processamento de alto desempenho em arquiteturas paralelas e distribuídas, tais como FPGAs, ambientes multiprocessados e com GPUs, aglomerados de computadores e de grades e nuvens computacionais.

O movimento software livre ("open source") tem se fortalecido com a emergência de serviços que oferecem o estado-da-arte em ferramentas para desenvolvimento de software, integradas com tecnologias de mídia e redes sociais. GitHub é um exemplo de sistema que diminuiu as barreiras para participação de desenvolvedores em projetos de software livre ao tornar transparente o processo de desenvolvimento e ao permitir que desenvolvedores sigam as atividades de outros online. Entretanto, pouca pesquisa foi realizada para compreender como determinadas práticas e tecnologias se difundem através de comunidades de colaboração entre desenvolvedores de software. Este trabalho propõe a utilização de técnicas de mineração de dados para modelar os efeitos da mídia social na difusão e adoção de inovações no contexto do desenvolvimento livre de software.

CHOReOS rationale is sustaining decentralized service choreographies in the Future Internet. It revisits the concept of choreography-centric service-oriented systems to introduce a dynamic development process and associated methods, tools, and middleware referred to as CHOReOS Integrated Development and Runtime Environment (IDRE) for software systems coordinating services in the Ultra Large Scale Future Internet.

Projeto em colaboração com HP Labs de Palo Alto e financiado pela HP Brasil.

O projeto Baile tem como objetivo estudar problemas relacionados ao desenvolvimento e uso de coreografias em ambientes de grande escala, em particular no contexto de Computação em Nuvem. O projeto irá investigar como tornar possível a evolução de coreografias à medida em que novos serviços e novas versões de serviços tornam-se disponíveis e como manter o sistema funcionando com desempenho aceitável na presença de falhas e mudanças dinâmicas na nuvem. A abordagem irá basear-se (1) no desenvolvimento de metodologias e catalogação de boas práticas para a implementação correta de serviços fracamente acoplados e (2) na representação explícita das dependências entre os serviços de forma que reconfigurações dinâmicas possam ser executadas sem a quebra dessas dependências de forma a permitir a evolução robusta e eficiente de coreografias de serviços em ambientes complexos de grande escala.

Neste projeto temos como objetivo a verificação e análise experimental de diversos problemas de computação distribuída com novos algoritmos de gerenciamento de recursos. Serão estudados os seguintes tópicos de maneira mais aprofundada: Algoritmos adaptativos, Escalonamento de tarefas BSP maleáveis e Ambientes de data-flow tolerantes a falhas.

O Projeto InteGrade [http://integrade.org.br] visa desenvolver um middleware inovador que permita a utilização de recursos computacionais ociosos existentes em instituições acadêmicas e empresariais para a execução de aplicações científicas, industriais e de entretenimento que demandem alto podercomputacional. O middleware é baseado em tecnologias avançadas de objetos distribuídos e fornece suporte à execução de aplicações paralelas com um nível significativo de comunicação entre os nós (ao contrário de aplicações tipo \emph{bag of tasks} onde não há comunicação entre os nós). O middleware do InteGrade possibilita a formação de \emph{Grades Computacionais Oportunistas}, i.e., coleções de aglomerados (\emph{clusters}) de computadores formados a partir de máquinas já existentes em um grupo de instituições. O objetivo do InteGrade é oferecer aos usuários da Grade esse enorme poder computacional sem comprometer a Qualidade de Serviço oferecida aos usuários locais e respectivos donos dos computadores compartilhados, os quais devem sempre ter prioridade.