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CloudModelTest — Seminário de Andamento da Proposta de Dissertação
- 1. CLOUDMODELTEST Um modelo de elasticidade de recursos em duas camadas aplicado ao problema de adequação de sistemas de substituição filogenética OR IE N T A D O R : Rodrigo da Rosa Righi Coordenador do Programa de Pós-Graduação em Computação Aplicada Mestrado em Computação Aplicada Seminário de Andamento da Proposta de Dissertação MESTRANDO: Mateus Rauback Aubin Bolsista CAPES na modalidade Taxas Desenvolvedor na SAP Labs
- 3. INTRO DUÇÃO
- 4. 09/20184 MOTIVAÇÃO Baixa penetração de paradigmas como Computação em Nuvem e Elasticidade nos softwares usados para Inferência Filogenética MODERNIZAÇÃO Incremento na produtividade dos pesquisadores da Biologia possibilita melhor aproveitamento de recursos humanos favorecendo a qualidade da produção através de, por exemplo, análises mais amplas e/ou profundas PRODUTIVIDADE Colaboração com o laboratório de Biologia da Universidade no contexto do projeto contemplado pela FAPERGS: Combinando Elasticidade Multi-Métrica em Nuvem nas Modalidades Vertical Horizontal para Análise de Genes e Redução de Pragas Agrícolas FAPERGS
- 5. 09/20185 QUESTÃO DE PESQUISA Como seria projetado um modelo de elasticidade de recursos em um ambiente de computação em nuvem capaz de aperfeiçoar o processo de adequação de sistemas/modelos de substituição de sequências moleculares da filogenética de maneira eficiente do ponto de vista computacional e econômico?
- 6. 09/20186 OBJETIVO DE PESQUISA Propor um modelo computacional que empregue a elasticidade de recursos oriunda da computação em nuvem para aumentar a eficiência computacional e econômica no problema do teste de adequação de sistemas/modelos de substituição de sequências moleculares no contexto da filogenética.
- 7. 09/20187 EFICIÊNCIA COMPUTACIONAL & ECONÔMICA MANUTENÇÃO HARDWARE GE S T Ã O & CO N F IG U R A Ç Ã O TE M P O DE EX E C U Ç Ã O
- 9. 09/20189 INFERÊNCIA FILOGENÉTICA OBTENÇÃO DE SEQUÊNCIAS MOLECULARES Clustalo MUSCLEo o T-Coffee ALINHAMENTO DE SEQUÊNCIAS MOLECULARES SELEÇÃO DE SISTEMAS DE SUBSTITUIÇÃO o Matrizes de Distâncias o Máxima Parcimônia o Máxima Verossimilhança o Inferência Bayesiana ANÁLISE
- 11. 09/201811 COMPUTAÇÃO PARALELA & DISTRIBUÍDA ORQUESTRAÇÃO DE CONTÊINERES FUNCTION AS A SERVICE (FAAS) / SERVERLESS Através de mecanismos Regra — Condição — Ação (automática reativa) ELASTICIDADE Virtualmente infinita, uma nova instância para cada execução (orientada a eventos) Imagem do Ambiente de Execução REQUISITOS Pacote com Código Fonte Maior CARGA OPERACIONAL Menor Minutos PROVISIONAMENTO Segundos Ilimitado TEMPO DE EXECUÇÃO Poucos Minutos Por Hora PRECIFICAÇÃO Por Segundo Incorre Custos OCIOSIDADE Não Incorre Custos Processos Longos ADEQUAÇÃO Processos Curtos
- 14. SOFTWARE Quais são os softwares mais avançados para inferência filogenética disponíveis hoje? TÉCNICAS Quais técnicas de otimização são usadas atualmente para possibilitar a inferência de grandes filogenias? CENÁRIO Qual é o cenário no que diz respeito a adoção de técnicas de computação paralela e distribuída para inferência filogenética? DESAFIOS E OPORTUNIDADES Quais são os desafios encontrados pelos autores e as oportunidades disponíveis para avançar o estado da arte no que diz respeito a computação paralela e distribuída aplicada a algoritmos filogenéticos? QUESTÕES 14 09/2018
- 15. 09/201815 FONTES DE BUSCA ACM: Association for Computing Machinery BMC: BioMed Central CiteSeerX † Elsevier Google Scholar † IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers Nature Oxford Academic PLOS: Public Library of Science Semantic Scholar † Springer
- 16. 09/201816 DIFICULDADES Trabalhos fundamentais noso anos 80 Bases teóricas definidas tãoo cedo quanto 1960 PUBLICAÇÕES SE ESTENDEM EM UM LONGO PERÍODO DETEMPO Poucas publicações emo revistas da Computação Nas revistas da Biologia oo ferramental é secundário Softwares são publicadoso como "notes“ FERRAMENTAL É TRATADO COMO SECUNDÁRIO
- 17. DISTRIBUIÇÃO TEMPORAL DAS PUBLICAÇÕES AVALIADAS 09/201817 Quantidade de trabalhos agrupados por ano de publicação
- 19. 09/201819 TAXONOMIACATEGORIA MÉTODO FINALIDADE QUANT Inferência Filogenética Máxima Verossimilhança Outras Finalidades 22 Elaboração de Árvores Filogenéticas 17 com Heurísticas 5 Inferência Bayesiana 3 Matrizes de Distâncias 3 Máxima Parcimônia 2 Pacotes e Portais 17 Seleção de Modelos/Sistemas 10 Alinhamento de Sequências 4 TOTAL 83 Quantidade de trabalhos agrupados por categoria da Taxonomia
- 20. CARACTERÍSTICAS COMPUTACIONAIS 09/201820 Console Interativo1. Interface Gráfica2. Suporte à diretivas de computação distribuída3. Suporte à computação baseada em4. GPUs Suporte à elasticidade no consumo de recursos5. Implementação de diretivas para6. balanceamento de carga
- 21. CARACTERÍSTICAS COMPUTACIONAIS Apesar do suporte à Computação Distribuída, existe pouca adoção de Elasticidade e até mesmo Balanceamento de Carga 09/201821 54% 41% 23% 5% 4% 2% 0 10 20 30 40 50 Quantidade Percentual
- 22. LACUNAS DE PESQUISA A contribuição deste trabalho está situada na intersecção entre os tópicos de Balanceamento de Carga e Elasticidade 09/201822
- 24. 09/201824 CRITÉRIO DE SELEÇÃO DA APLICAÇÃO 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 0 k 5 k 10 k 15 k 20 k 25 k Número de Citações Percentual Acumulado
- 25. 09/201825 CRITÉRIO DE SELEÇÃO DA APLICAÇÃO 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 0 k 5 k 10 k 15 k 20 k 25 k Número de Citações Percentual Acumulado
- 26. jModelTest Porque ele? 09/201826 ENTRE OS SOFTWARES MAIS CITADOS NO CONTEXTO DE IN FER ÊN C IA FILO G EN ÉTIC A RESPONSÁVEL POR UMA DAS ETAPAS MAIS DEMORADAS NO PROCESSO DE INFERÊNCIA FILOGENÉTICA PROCESSAMENTO COMPOSTO POR TAREFAS DE COMPLEXIDADE HETEROGÊNEA
- 27. jModelTest 09/201827 ENTRE OS SOFTWARES MAIS CITADOS NO CONTEXTO DE INFERÊNCIA FILOGENÉTICA Aproximadamenteo 34 k citações Representandoo 14% do total encontrado
- 28. jModelTest 09/201828 RESPONSÁVEL POR UMA DAS ETAPAS MAIS DEMORADAS NO PROCESSO DE IN FER ÊN C IA FILO G EN ÉTIC A Produtividade doso Pesquisadores Qualidade daso Publicações
- 29. jModelTest Quantidade de sequênciaso Quantidade de modeloso Comprimento daso sequências Complexidade de cadao modelo 09/201829 PROCESSAMENTO COMPOSTO POR TAREFAS DE COMPLEXIDADE HETEROGÊNEA
- 30. 09/201830 jModelTest Evolução da ferramenta Posada, D., & Crandall, K. A. (1998). MODELTEST: testing the model of DNA substitution. Bioinformatics, 14(9), 817– 818. MODELTEST Posada, D. (2008). jModelTest: Phylogenetic Model Averaging. Molecular Biology and Evolution, 25(7), 1253–1256. jModelTest Darriba, D., Taboada, G. L., Doallo, R., & Posada, D. (2012). jModelTest2: more models, new heuristics and parallel computing. Nature Methods, 9(8), 772. jModelTest2 CLO U D MO D E L TE ST
- 31. 09/201831 DECISÕES DE PROJETOCLOUD NATIVE ELASTICIDADE BALANCEAMENTO DE CARGA AGNÓSTICO A PROVEDOR CONFIGURAÇÃO SIMPLIFICADA GESTÃO SIMPLIFICADA OTIMIZAÇÃO DE CUSTOS
- 32. 09/201832 ARQUITETURA DO MODELO COMPUTAÇÃO DISTRIBUÍDA FILAS DE MENSAGENS PARA COMUNICAÇÃO ASSÍNCRONA ELASTICIDADE EM DUAS CAMADAS FAAS PARA TAREFAS DE CURTA DURAÇÃO ORQUESTRAÇÃO DE CONTÊINERES PARA TAREFAS DE LONGA DURAÇÃO
- 36. DIAGRAMA UML DE ATIVIDADES Uma visão geral sobre o fluxo de controle conforme as etapas do processo entre os elementos que compõem o modelo expondo as Interações entre eles 36
- 40. 09/201840 METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO o Escolher Datasets o Definir Parâmetros SETUP Estabelecer uma baseline de performance pela execução do jModelTest em modos: Sharedo Memory MPIo MEDIÇÕES o Sem Elasticidade o Apenas FaaS o Apenas Contêineres o Modelo Completo TESTES COMPARATIVOS
- 41. CON CLU SÃO
- 42. 09/201842 CONTRIBUIÇÕES ESPERADAS Um entendimento compartilhado no âmbito da Filogenética e de suas ferramentas Computacionais TAXONOMIA Ampliar as capacidades do projeto jModelTest para maximizar o aproveitamento de ambientes de computação em nuvem, possibilitando elasticidade no uso de recursos MODELO CL O U D MO D E LTE S T Generalização do modelo com foco na elasticidade, dividindo, em uma camada tarefas curtas com parametrização agressiva, e outra camada composta por tarefas longas priorizando a flexibilidade de configuração ELASTICIDADE EM DUAS CAMADAS
- 44. 09/201844 CRONOGRAMA ATIVIDADES 2018 2019 SET OUT NOV DEZ JAN FEV Desenvolvimento do Protótipo Execução dos Cenários de Avaliação Análise dos Resultados Publicações Relacionadas Escrita da Dissertação Entrega X Defesa X
- 46. 09/201846 PARECER DOS AVALIADORES DIS C U S S Ã O SUPERFICIAL SOBRE OS TRABALHOS RELACIONADOS AUSÊNCIA DE REFERÊNCIAS ATUAIS CRITÉRIO DE ESCOLHA DA APLICAÇÃO JMODELTEST TE X T O INFORMAL OU COLOQUIAL
- 47. OBRIGADO! Mateus Rauback Aubin Prof. Dr. Rodrigo da Rosa Righi
- 48. CLOUDMODELTEST Um modelo de elasticidade de recursos em duas camadas aplicado ao problema de adequação de sistemas de substituição filogenética ORIENTADOR: Rodrigo da Rosa Righi Coordenador do Programa de Pós-Graduação em Computação Aplicada Mestrado em Computação Aplicada Seminário de Andamento da Proposta de Dissertação ME S T R A N D O : Mateus Rauback Aubin Bolsista CAPES na modalidade Taxas Desenvolvedor na SAP Labs