Implementación Multi-FPGA de modelos computacionales cerebrales biológicamente precisos de óptimo costo computacional

Pese a los gigantescos avances en el conocimiento neurocientífico en las últimas décadas sobre el cerebro humano, este sigue siendo un órgano que oculta múltiples misterios. Recientemente se ha buscado expandir el conocimiento de dicho órgano bajo el modelo de redes neuronales biológicamente precisas, que permitan realizar estudios masivos sobre su comportamiento, sin necesidad de la experimentación in-vivo.

El gran problema de estos modelos es su excesivo costo computacional, que obliga a la búsqueda de alternativas de procesamiento masivo.

Una vía alternativa es la de optimizar dichos modelos sin perder la precisión buscada. Ello significa evaluar alternativas no necesariamente basadas en los modelos computacionales tradicionales de optimización, tal como el uso de técnicas heurísticas para la toma de decisiones, desarrollar sistemas de tecnologías mixtas (analógico-digitales) o el uso de representaciones numéricas alternativas con las cuales reducir los costos computacionales.

Una primera aproximación al problema, partirá de la implementación de algunos de los modelos más prometedores actuales en una red masiva basada en FPGAs para obtener rápidamente un piso de comparación entre el estado del arte actual validado y los futuros aportes que se pudieran derivar de esta investigación.

Proyecto de grado para el Doctorado Académico en Ingenieria TEC-UCR.

 Implementación para investigación en plasmas como futura fuente de energía del dispositivo de confinamiento magnético de tipo Tokamak esférico llamado MEDUSA en Costa Rica

El tokamak esférico anteriormente llamado MEDUSA (Madison EDUcation Small Aspect ratio tokamak, R < 0.14 m, a < 0.10 m, BT < 0.5 T, Ip < 40 kA, 3 ms de pulso) es un dispositivo de confinamiento magnético pequeño, ya construido y que se encuentra en el Instituto Tecnológico de Costa Rica (TEC). Fue construido en la Universidad de Wisconsin-Madison para realizar investigación en plasmas como futura fuente de energía (investigación en fusión) y puede utilizarse como un experimento altamente sinérgico con el proyecto: Diseño y construcción de un Stellarator modular pequeño para el confinamiento magnético de plasmas (Proyecto SCR-1) actualmente en ejecución en el TEC, ya que puede utilizar las mismas fuentes de alimentación, diagnósticos, sistemas de control y adquisición de datos, además de las instalaciones del Laboratorio de Plasmas para Energía de Fusión y Aplicaciones así como su personal. El propósito de este proyecto de investigación, y este dispositivo llamado ahora MEDUSA-CR es llevar a cabo varias tareas en paralelo; entre ellas la puesta a punto de la máquina, el desarrollo de diagnósticos, desarrollo de sistemas adicionales y modelos computacionales. El programa científico preliminar pretende aclarar varias cuestiones de física relevantes para los tokamaks en general y los tokamaks esféricos en particular. Los temas más importantes incluyen transporte, calentamiento y conducción de corriente por medio de ondas Alfvén, además de la operación de un tokamak esférico con una configuración de divertor natural y con limitador magnético ergódico. El proyecto MEDUSA-CR también permitirá la formación de estudiantes en ingeniería y física de plasmas así como temas técnicos necesarios también para el proyecto SCR-1. Se espera una fuerte colaboración con las comunidades internacionales de investigación en física de plasmas y fusión, a través de la red de la Agencia Internacional de Energía Atómica (IAEA por sus siglas en inglés).