Desarrollo e integración de funciones externas para acelerar tiempos de ejecución de modelos Vensim

Abstract

La simulación de sistemas dinámicos es una disciplina dentro de la ingeniería que trata de conseguir y hacer funcionar modelos que permiten predecir el comportamiento tanto de sistemas por construir como sistemas existentes, pero también permite profundizar en cómo comprendemos sistemas que ya existen consiguiendo mayores volúmenes de datos a analizar de los que podemos obtener de la realidad. Sus áreas de aplicación incluyen sistemas físicos, químicos y modelos económico sociales del mundo real entre muchos otros. En este último contexto, el proyecto LOCOMOTION trata de proporcionar modelos y simulaciones que permitan ayudar a tomar decisiones a los agentes políticos, y también a concienciar al público de las consecuencias del cambio climático entre otros. Uno de los grandes problemas de la simulación de estos sistemas es la gran cantidad de tiempo y recursos que se pueden llegar a requerir para obtener simulaciones de modelos complejos con grandes cantidades de datos de entrada. En este proyecto se aborda la construcción y el diseño de una biblioteca de funciones para el software que se emplea en el proyecto LOCOMOTION, que es Vensim. La finalidad es reducir los cuellos de botella de potencia de cálculo mediante una extensión DLL de Vensim que incluya las funciones con mayor potencial de mejora y que permita su ampliación en el futuro. Al evaluar las prestaciones de esta biblioteca sencilla se ha podido comprobar que el uso que se hace de OpenBlas mediante la DLL dentro de Vensim permite reducir el tiempo de cómputo de la operación que consume más tiempo hasta el 50.12 % del tiempo en el caso de prueba más grande, esperando mejoras mayores en modelos con mayores volúmenes de datos.

Dynamic system simulation is a discipline within the engineering field that focuses on making models that allow predicting the behaviour of both systems to be built or existing systems, but they also serve the purpose of making us learn about systems by letting us gather larger volumes of data to analyze than what we can get from observing reality. It can be applied on physical, chemical or socioeconomic models among many others. The LOCOMOTION project delves into socioeconomic models with the purpose of providing models and simulations that help political agents make decisions, and raising public awareness about climate change among others. One of the biggest problems in the simulation of these systems is the great amount of time and resources that may be needed to get simulations from complex models with huge amounts of input data. This project focuses on the design and developement of a library of functions for the software used in the LOCOMOTION project, Vensim. Its purpose is to reduce bottlenecs caused by a lack of computing power by tackling the functions deemed to have the greatest margin of improvement and that allows future expansions to be made. When evaluating the performance of this simple library it has been possible to verify that the use given to OpenBlas within the DLL used by Vensim reduces computation time by up to 50,12 % of the time in the largest test case, with the expectations that having bigger input data volumes means greater reductions in time.