Titulo Estágio
Avaliação dos principais problemas de computação na modelação e simulação de sistema complexos; propostas alternativas para a concepção e desenvolvimento de estruturas dinâmicas
Área Tecnológica
Simulação Distribuída
Local do Estágio
Coimbra e eventualmente/alternativamente Lisboa
Enquadramento
Com o desenvolvimento da capacidade computacional das plataformas actuais, do processamento paralelo e da simulação distribuida, os utilizadores colocaram novas exigências que são em síntese as seguintes:
Ø Mais realismo na representação, o que significa mais decomposição dos modelos em submodelos (mais variáveis, mais indicadores, maior volume de dados, mais transacções);
Ø Maior flexibilidade na composição das simulações, pelo agrupamento de módulos consoante os fins pretendidos;
Ø Possibilidade de integração de simulações correndo em plataformas separadas por grandes distâncias geográficas;
Ø Ampliação do campo de aplicação da modelação e simulação (simulação virtual, simulação construtiva, ambiente sintetizado; treino individual, treino conjunto, processos reais baseados em simulação (por exemplo ciclo de aquisição de sistemas);
Ø Tempo de simulação do exercício de sistemas complexos nunca excedendo o tempo da execução real;
Ø Interfaces com o utilizador cada vez mais intuitivos, e representativos dos sistemas reais;
Ø Criação de ambientes artificiais com maior fidelidade aos ambientes reais;
Ø Sistemas de avaliação de eficácia realistas.
Para satisfazer a estas exigências a comunidade científica tem dado respostas de vários âmbitos e em vários campos. A Teoria da Modelação e Simulação recebeu múltiplos contributos e sofreu desenvolvimentos assinaláveis. Em particular a área das estruturas dinâmicas deu origem a vários padrões, em que o High Level Architecture (HLA) será o exemplo mais notável, que contempla desde o mais alto nível, o da definição de requisitos operacionais, até à sincronização da execução dos programas, criando uma infraestrutura específica. Criaram-se os conceitos de Federação e de Federado para especificar as formas de composição modular. Desenvolveram-se inúmeras ferramentas para a programação e constituiram-se ambientes de trabalho em conformidade com a natureza ou o grau de complexidade dos sistemas reais. Estabeleceram-se protocolos de comunicação cada vez mais potentes. Melhoraram-se as técnicas de computação paralela.
Apesar de todos os desenvolvimentos, continuam a verificar-se problemas, em especial na área da simulação dos sistemas complexos. As interacções entre os elementos desses sistemas conduzem, com frequência, a bloqueios que levam a que se simule, como recurso, a partes do sistema de forma não integrada. Assume-se, por hipótese, que a dificuldade de integração resulta do grande número de submodelos a correr em simultâneo, o que exige um sincronismo preciso, e do facto de se exigir que simulações de tipo diferente (virtual ou construtiva) sejam executadas num mesmo ambiente de simulação.
Objetivo
O tema que se propõe terá as seguintes finalidades:
- Confirmar e caracterizar o tipo de problema exposto;
- Criar um esboço de uma nova metodologia para o desenho de arquitecturas de modelação e simulação;
- Demonstrar a validade da proposta através de um demonstrador de tecnologia;
Plano de Trabalhos - Semestre 1
Para a realização do objectivo a. sugere-se que, a partir de um conjunto de modelos já existente, e relativo à operação de meios aéreos militares, se processe a implementação de acordo com um desenho a estudar, do tipo do HLA, num ambiente já conhecido e com grande maturidade, como é o caso do SIMULINK em linguagem JAVA. Do exercício desta simulação deduzir os problemas típicos, utilizando uma rede local com não mais do que três plataformas.
A primeira fase do projecto constará da análise teórica do problema e da revisão da bibliografia no sentido de se definir o estado da arte, em matéria de modelação e simulação em geral, de simulação distribuída e de arquitecturas dinâmicas em particular. Este material servirá de referência para o desenvolvimento de novas propostas metodológicas e de uniformização para superação das insuficiências actuais. Esta fase inclui o estudo da norma High Level Architecture (HLA) e da metodologia de desenvolvimento associada, assim como do ambiente de desenvolvimento SIMULINK, e da aquisição de experiência em linguagem JAVA e em programação com modelos híbridos.
Plano de Trabalhos - Semestre 2
Para a realização do objectivo b. sugere-se que se considere, como base de partida, a matéria correspondente da Teoria de Modelação e Simulação para a integração da simulação por eventos discretos e da simulação de sistemas dinâmicos, complexos e contínuos.
Para a realização do objectivo c. sugere-se que seja construido um demonstrador que contenha um repositório de componentes de simulação, permitindo a construção de diferentes simuladores, uma ferramenta para a construção de cenários que irão criar as bases de dados para cada simulação, um sistema gráfico que permita a visualização da dinâmica do exercício, designadamente a representação de cada objecto da simulação.
A segunda fase compreenderá a definição da metodologia para a experimentação dos modelos e simuladores relativos ao objectivo 2.b e das áreas de bloqueio actualmente existentes.
A terceira fase consistirá na construção do demonstrador, tomando como base os modelos já existentes para as operações aéreas militares.
Condições
O tema aqui proposto insere-se numa estratégia de médio longo prazo em que se espera poder evoluir para um doutoramento e ainda para a formalização de candidaturas de projectos financiados em que seja elegíveis os pagamentos aos recursos humanos.
Na actual fase de transição do actual INETI para a FCUL não se prevê ser possível o pagamento de bolsa de estágio.
Observações
Dada a situação mais plausível de os possíveis candidatos não terem condições de permanecer em Lisboa, prevê-se como viável a realização do trabalho em Coimbra com a supervisão do Orientador local e a deslocação regular do Orientador do LOLS a Coimbra.
Orientador
General António de Jesus Bispo
jose.freitas@ineti.pt 📩