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Intégration de modèles hétérogènes pour la modélisation et la simulation de systèmes complexes

Raphaël Duboz - manuscrit

mardi 30 mars 2004 à 14h00


L’étude des systèmes complexes est en passe de devenir une science en elle-même, avec l’informatique comme l’un des supports (théoriques et opérationnels) possibles pour son développement. La modélisation et la simulation des systèmes dynamiques s’inscrit dans ce mouvement actuel, en offrant de nombreux paradigmes et de nombreuses techniques pour appréhender la complexité des systèmes artificiels et naturels. Le travail présenté ici participe à ce courant en exposant une recherche sur le couplage et l’interopérabilité des modèles de simulation. Nous proposons d’aborder cette question en trois points :

  • l’intégration formelle,
  • l’intégration opérationnelle,
  • l’intégration pour la simulation multi-échelles.

Pour illustrer notre réflexion, nous avons choisi un système proies-prédateurs emprunté à l’écologie marine (des copépodes se nourrissant de phytoplancton). Cette réflexion nous amène, concernant le premier point, à effectuer un rapprochement entre le paradigme d’agents réactifs situés, intéressant pour la simulation des comportements des prédateurs, et le formalisme devs, issu de la théorie des systèmes. Ce dernier permet une formalisation de l’ensemble du modèle couplé, constitué d’un système multi-agents (sma) et d’un système d’équations différentielles. Pour le deuxième point, nous proposons un framework d’intégration de modèles hétérogènes qui se démarque principalement par la notion de connecteur (ou wrapper), basé sur l’algorithmique des simulateurs abstraits de devs et la description des modèles et de leur couplage via une application xml particulière. Pour traiter le troisième point, nous développons d’abord une méthode de couplage pour le transfert de propriétés entre niveaux d’organisation (ou transfert d’échelles). En nous basant sur cette méthode, nous construisons un modèle mathématique à partir de simulations du sma qui nous permet de le coupler avec un modèle "classique" d’interaction proies-prédateurs. Cette application illustre l’importance de la prise en compte du niveau micro (les individus) sur le niveau macro (les populations) d’un système dynamique particulier.