Computación de alto rendimiento y algoritmos paralelos para la predicción de la demanda de agua urbana
Autores: Myllis, Georgios; Tsimpiris, Alkiviadis; Aggelopoulos, Stamatios; Vrana, Vasiliki G.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Computación de alto rendimiento y algoritmos paralelos para la predicción de la demanda de agua urbana
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Software
Palabras clave
Aplicación
Algoritmos paralelos
Computación de alto rendimiento
Datos de demanda de agua
Modelos de pronóstico
Aprendizaje profundo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
Este documento explora la aplicación de algoritmos paralelos y computación de alto rendimiento (HPC) en el procesamiento y pronóstico de datos de demanda de agua a gran escala. Aprovechando el trabajo previo, que identificó la necesidad de modelos de pronóstico más sólidos y escalables, este estudio integra marcos de computación paralela como Apache Spark para procesamiento de datos distribuidos, Interfaz de Paso de Mensajes (MPI) para ejecución paralela detallada y GPUs habilitadas para CUDA para aceleración de aprendizaje profundo. Estos avances mejoran significativamente la velocidad de entrenamiento y despliegue del modelo, permitiendo un procesamiento de datos casi en tiempo real. La computación en memoria y el manejo distribuido de datos de Apache Spark optimizan la preprocesamiento de datos y la ejecución del modelo, mientras que MPI proporciona un control mejorado sobre algoritmos paralelos personalizados, asegurando un alto rendimiento en simulaciones complejas. Al aprovechar estas técnicas, las empresas de servicios de agua urbana pueden implementar soluciones de pronóstico escalables, eficientes y confiables, fundamentales para la gestión sostenible de recursos hídricos en entornos cada vez más complejos. Además, expandir estos modelos a conjuntos de datos más grandes y contextos regionales diversos será esencial para validar su robustez y aplicabilidad en diferentes entornos urbanos. Abordar estos desafíos ayudará a cerrar la brecha entre avances teóricos e implementación práctica, asegurando que los modelos de pronóstico impulsados por HPC proporcionen ideas accionables para la toma de decisiones en la gestión del agua del mundo real.
Descripción
Este documento explora la aplicación de algoritmos paralelos y computación de alto rendimiento (HPC) en el procesamiento y pronóstico de datos de demanda de agua a gran escala. Aprovechando el trabajo previo, que identificó la necesidad de modelos de pronóstico más sólidos y escalables, este estudio integra marcos de computación paralela como Apache Spark para procesamiento de datos distribuidos, Interfaz de Paso de Mensajes (MPI) para ejecución paralela detallada y GPUs habilitadas para CUDA para aceleración de aprendizaje profundo. Estos avances mejoran significativamente la velocidad de entrenamiento y despliegue del modelo, permitiendo un procesamiento de datos casi en tiempo real. La computación en memoria y el manejo distribuido de datos de Apache Spark optimizan la preprocesamiento de datos y la ejecución del modelo, mientras que MPI proporciona un control mejorado sobre algoritmos paralelos personalizados, asegurando un alto rendimiento en simulaciones complejas. Al aprovechar estas técnicas, las empresas de servicios de agua urbana pueden implementar soluciones de pronóstico escalables, eficientes y confiables, fundamentales para la gestión sostenible de recursos hídricos en entornos cada vez más complejos. Además, expandir estos modelos a conjuntos de datos más grandes y contextos regionales diversos será esencial para validar su robustez y aplicabilidad en diferentes entornos urbanos. Abordar estos desafíos ayudará a cerrar la brecha entre avances teóricos e implementación práctica, asegurando que los modelos de pronóstico impulsados por HPC proporcionen ideas accionables para la toma de decisiones en la gestión del agua del mundo real.