CA2568258A1 - Dispositif de simulation de l'evolution d'un milieu par traitement asynchrone et chaotique, en presence d'entites autonomes interagissant en un systeme multi-agents - Google Patents

Abstract

Un ordinateur, supportant en mode mufti-tâches une programmation par objets activés, héberge un dispositif (D) de simulation de l'évolution temporelle d'un milieu. Ce dispositif (D) comprend un logiciel dédié à la simulation par objets de l'évolution conjointe de certains objets activés, comportant des objets dits "d'énaction" définissant des entités autonomes spatio-temporelles représentatives chacune d'un phénomène physique et interagissant, en cas d'activation, au sein d'un système multi-agents via des objets d'état définissant des médiateurs d'interaction offrant un support topologique spatio-temporel constituant un environnement virtuel représentatif du milieu simulé
et permettant de localiser des interactions entre entités dans l'espace et dans le temps, et ii) un gestionnaire de simulation capable de travailler par séquences sur une sélection d'objets d'énaction, et d'activer chaque objet d'énaction une unique fois lors de chaque séquence, selon un ordre variant de façon au moins partiellement aléatoire d'une séquence à l'autre, afin de faire évoluer dynamiquement séquence après séquence les interactions spatio-temporelles entre objets d'énaction.

Description

DISPOSITIF DE SIMULATION DE L'ÉVOLUTION D'UN MILIEU PAR
TRAITEMENT ASYNCHRONE ET CHAOTIQUE, EN PRÉSENCE D'ENTITÉS

L'invention concerne la simulation (ou modélisation) informatique de l'évolution temporelle de milieux objets de phénomènes physiques, comme par exemple des milieux liquides, gazeux, solides, particulaires et analogues.

Comme le sait l'homme de l'art, la modélisation de l'animation phénoménologique interactive d'un milieu en réalité virtuelle est une tâche particulièrement difficile, en particulier lorsque les dimensions du milieu sont importantes et lorsqu'elle doit se faire en temps réel.

Par exemple, dans le cas d'un milieu liquide tel que la mer, cette difficulté
résulte principalement du fait que plusieurs points de vue doivent être simultanément réunis. Plus précisément, la modélisation nécessite la réunion des points de vue maritime, océanogra-phique et infographique. Les marins utilisent en effet un vocabulaire spécifique pour décrire la mer comme un milieu (plan d'eau) hétérogène sur lequel ils observent des phénomènes localisés qui leur permettent de guider leurs stratégies de navigation. De leur côté les océanographes et les ingénieurs modélisent les phénomènes sous la forme d'un système complexe au sein duquel de nombreux modèles se superposerit.

Afin de modéliser les phénomènes physiques, les infographistes utilisent des modèles infographiques reposant généralement sur des équations différentielles, comme par exemple celles de Navier-Stokes. Or, la complexité algorithmique de la. résolution numérique directe de ces équations différentielles ne permet pas l'animation de milieux de dimensions relativement importantes par rapport aux dimensions de ses constituants (par exemple plusieurs kilomètres carrés dans le cas d'un plan d'eau). Par ailleurs, la résolution de telles équations différentielles nécessite des conditions aux limites initiales qui les rend impropres à l'interactivité.

2 En l'absence de solution analytique, la simulation informatique doit alors s'appuyer sur des méthodes itératives (dites particulaire ou spectrale), qui passent d'un état courant du système considéré à un état suivant de ce même système. Chaque système est généralement décomposé en sous-systèmes ou mailles dont les évolutions respectives sont calculées en parallèle, de façon synchrone. Par conséquent, l'état du système à l'instant T+1 résulte de l'application en parallèle des phénomènes sélectionnés à l'état de chaque maille à l'instant T, sans se préoccuper des conséquences que cela peut induire entre mailles.

Il a certes été proposé (par exemple dans le document de D. Hinsinger et al "Interactive animation of ocean waves", Symposium on Computer Animation (SCA), p.161-166, 2002, et dans le document de S. Thon "Ocean waves synthesis using a spectrum-based turbulence function", IEEE-Computer Graphics International (CGI), p.65-74, Suisse, 2000, IEEE
Computer Society) de combiner les méthodes itératives particulaire et spectrale, en mettant en oeuvre des résolutions numériques locales directes des équations différentielles (de Navier-Stockes). Mais, cette combinaison ne permet toujours pas de tenir compte simultanément pour un milieu hétérogène des effets locaux induits par de nombreux phénomènes lorsque les dimensions du milieu sont grandes à l'échelle de ses constituants.
Par exemple, dans le cas d'un plan d'eau tel que la mer, il n'est toujours pas possible de tenir compte simultanément des effets locaux induits, sur une ou plusieurs dizaines de kilomètres carrés, par des phénomènes, tels que des déferlements, un vent, des courants et la bathymétrie, sur des groupes de vagues de toutes les longueurs d'onde, lesquels sont essentiels pour que la simulation ait un sens pour les marins et demeure physiquement crédible pour les océanographes.

L'invention a donc pour but d'améliorer la situation.

Elle propose à cet effet un dispositif de simulation de l'évolution temporelle d'un milieu, propre à être implanté dans un ordinateur capable de supporter en mode multi-tâches une programmation par objets activés.

Ce dispositif se caractérise par le fait qu'il comprend :
- un logiciel de simulation par objets de l'évolution conjointe de certains au moins des objets activés, comportant des premiers objets dits "d'énaction" définissant des entités autonomes spatio-temporelles représentatives chacune d'un phénomène physique et

3 interagissant, en cas d'activation, au sein d'un système multi-agents (SMA) via des seconds objets dits "d'état" définissant des médiateurs d'interaction offrant un support topologique spatio-temporel constituant un environnement virtuel représentatif du milieu simulé et permettant de localiser des interactions entre entités dans l'espace et dans le temps (ou spatio-temporelles), et - un gestionnaire de simulation capable de travailler par séquences sur une sélection d' obj ets d'énaction, et d'activer chaque objet d'énaction une unique fois lors de chaque séquence, selon un ordre variant de façon au moins partiellement aléatoire d'une séquence à l'autre, de manière à faire évoluer dynamiquement séquence après séquence les interactions spatio-temporelles entre objets d'énaction.

Le dispositif selon l'invention fonctionne donc selon un mode asynchrone, du fait que les états respectifs des objets activés varient les uns après les autres au sein de chaque séquence, compte tenu des états respectifs des autres objets activés, et chaotique, du fait que l'ordre de traitement de chaque objet activé varie de façon aléatoire d'une séquence à
l'autre. Il est en outre possible d'activer ou supprimer à tout moment (c'est-à-dire en temps réel) un ou plusieurs objets, afin de modifier les conditions de travail et/ou le système simulé sans qu'il faille recommencer intégralement la simulation, ce qui confère au dispositif un véritable caractère interactif.

Le logiciel de simulation peut également comprendre des objets d'énaction qui définissent des instruments constituant des entités autonomes chargées de mesurer les effets sur des médiateurs d'interaction choisis de certains au moins des phénomènes physiques choisis (représentés par les entités), afm de permettre l'observation de ces phénomènes physiques en des endroits choisis du milieu.

Chaque entité (ou objet d'énaction) peut être défmie par des premier, deuxième et troisième objets actifs agencés de manière à exercer respectivement une première activité destinée à
créer un élément de topologie constitué d'au moins un médiateur d'interaction, une deuxième activité destinée à attribuer des propriétés à chaque élément de topologie situé
dans un domaine d'influence de son entité, et une troisième activité destinée à modifier le comportement de son entité en fonction des propriétés de l'éiément de topologie qu'elle a créé, perçues au sein du milieu et attribuées par l'ensemble des entités ayant constitué le milieu.

4 Dans ce cas, chaque entité autonome (ou objet d'énaction) est préférentiellement associée à un modèle de comportement paramétré adaptable permettant de définir une région du milieu où doivent être perçues les propriétés de l'élément de topologie qu'elle a créé, et chaque instant au cours duquel ces propriétés doivent être perçues.

Par exemple, chaque instant de perception est défini en dehors de deux domaines de validité
temporels successifs pendant lesquels le modèle de comportement de l'entité
concernée ne nécessite pas de nouvelle perception des propriétés de l'élément de topologie qu'elle a créé
pour rester physiquement correct.

Ces domaines temporels sont préférentiellement espacés périodiquement selon une fréquence choisie propre à l'entité concernée.

Par ailleurs, le logiciel de simulation peut comporter un ordonnanceur capable de fonctionner soit selon un mode en temps réel, dans lequel il fonctionne selon une fréquence choisie, soit selon un mode en temps virtuel, dans lequel il fonctionne de façon périodique mais pendant des durées variables d'une période à l'autre.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 illustre de façon schématique un exemple de représentation d'une animation phénoménologique sous la forme d'une organisation d'entités autonomes, - la figure 2 illustre sous la forme d'un diagramme UML un exemple d'architecture à trois niveaux représentative de l'animation interactive d'un milieu liquide tel que la mer, selon l'invention, - la figure 3 illustre de façon très schématique un exemple de représentation d'entités physiques autonomes au sein d'un milieu liquide tel qu'une portion d'un plan d'eau hétérogène, - la figure 4 illustre de façon très schématique un exemple de création d'une structure spatio-temporelle d'un milieu liquide tel qu'un plan d'eau hétérogène par trois entités physiques autonomes, et - la figure 5 illustre de façon très schématique, sous la forme de blocs fonctionnels, un ordinateur équipé d'un exemple de réalisation d'un dispositif de simulation selon l'invention.

Les dessins annexés pourront non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant.

5 L'invention concerne un dispositif D dédié à la simulation de l'animation phénoménolo-gique interactive d'un milieu hétérogène en réalité virtuelle.

Dans la description qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le milieu est un plan d'eau, et plus précisément une portion de mer.

Mais, l'invention concerne tout milieu hétérogène obj et de phénomènes physiques induisant des mouvements, y compris à l'échelle (sub-)atomique ou particulaire. Par conséquent, l'invention s'applique aux milieux liquides et notamment aux plans d'eau, tels que la mer, les cours d'eau (rivières et fleuves), les lacs et les bassins de carène, aux milieux solides, en particulier pour l'analyse de la résistance des matériaux, et aux milieux gazeux, comme par exemple l'atmosphère ou l'espace.

En outre, l'invention s'applique aux situations dans lesquelles un milieu hétérogène est l'objet d'une combinaison (ou superposition) de phénomènes physiques de natures différentes. Ainsi, l'invention concerne par exemple les phénomènes ondulatoires électromagnétiques ou acoustiques, et notamment les ondes électromagnétiques ou acoustiques (action et compatibilité) et le rayonnement électromagnétique.

Le dispositif D selon l'invention permet, dans son application à la mer, de réunir les points de vue maritime, océanographique et infographique, de sorte que la simulation maritime ait un sens pour les marins et reste physiquement crédible aux yeux des océanographes.

Les marins utilisent en effet un vocabulaire spécifique pour décrire la mer comme un plan d'eau hétérogène sur lequel ils observent des phénomènes localisés qui vont guider leurs stratégies de navigation, tandis que les océanographes modélisent les phénomènes sous la forme d'un système complexe au sein duquel de nombreux modèles se superposent.

On entend ici par "phénomènes localisés" des phénomènes physiques tels qu'un groupe de vagues, un déferlement, une interaction entre au moins deux groupes de vagues, une interaction entre un groupe de vague et un déferlement, une interaction entre un groupe de

6 vague et un vent, une interaction entre un groupe de vague et un courant, ou une interaction entre un groupe de vague et une profondeur.

A chaque phénomène modélisé correspond au moins un modèle physique dépendant d'au moins un paramètre. I1 est important de noter que chaque phénomène physique est modélisé
indépendamment des autres modèles physiques.

Dans le tableau ci-dessous se trouvent regroupés, à titre d'exemple non limitatif, les principaux phénomènes physiques utilisés par les marins, en correspondance des modèles physiques utilisés en océanographie physique et des paramètres associés :

phénomène modèles physiques paramètres modélisé
groupe de va- Ondes localisées par une enveloppe âge, spectre, nombre de gues d'extention finie se propageant le vagues principales, vec-long de rais teur d'onde moyen, posi-Analyse par ondelettes avec analy- tion moyenne, vitesse de satrice de Morlet 2D groupe, enveloppe déferlement Déferlement actif : critères de dé- largeur des fronts défer-ferlement, activité du déferlement lants, durée de phase ac-Déferlement passif : disparition tive, quantité d'action, progressive des turbulences et de la profondeur de mousse, mousse par relaxation durée de relaxation interactions Cinématique : interaction par défer- vecteurs d'onde, pulsa-groupe/groupe lements tions et amplitudes des Résonance : interaction de quadru- groupes en interaction plets interactions Transferts d'action et dissipation vitesse particule/crête, groupe/déferle des vagues courtes par la mousse profondeur de mousse, ment passive longueurs d'onde Allongement des crêtes dissipées Augmentation du nombre de vagues interactions Age d'un état de mer : vitesse de champ de vecteurs "vent

7 groupe/vent friction, transfert d'énergie vers la en altitude", vecteurs mer d'onde, cambrure, taux d'avance de crête d'une vague interactions Conservation des crêtes et de champ de vecteurs groupe/courant l'action "courant de surface", Réfraction et élargissement des v e c t e u r s d' o n d e, groupes par gradients de courant pulsations des groupes, amplitudes et phases locales des vagues interactions Conservation des crêtes et de bathymétrie, vecteurs groupe/profond l'énergie d' o n d e m o y e n s, eur Réfraction dispersive et pulsations moyennes des élargissement des groupes groupes, amplitudes et hases locales des vagues Une correspondance plus détaillée des vocabulaires utilisés respectivement par les marins, les océanographes et les infographistes, peut par exemple être trouvée dans le document de M. Parenthoën et al "Les états de mer : un état de l'art ; le marin, l'océanographe et l'infographiste, Actes des 16èmejournées de l'AFIG, p. 129-140, Université de Paris VIII, 2003.
Le dispositif D selon l'invention est agencé pour tenir compte simultanément pour un plan d'eau hétérogène (ici une portion de mer, par exemple d'une dizaine de kilomètres carrés) des effets locaux de phénomènes physiques, tels que les déferlements, le vent, les courants ou la bathymétrie, sur des groupes de vagues de toutes les longueurs d'onde.

Pour ce faire, et contrairement aux dispositifs de simulation de l'art antérieur reposant sur la résolution numérique d'équations différentielles de type Navier-Stokes sur un maillage prédéfini ou adaptatif, le dispositif D selon l'invention utilise des premiers objets dits "d'énaction" définissant des entités autonomes modélisées à partir de résultats théoriques et expérimentaux de l'océanographie physique et interagissant en un système multi-agents sans passer par un maillage ni prédéfini, ni adaptatif.

8 On entend ici par "entité autonome" une entité (ou objet d'énaction) telle qu'un Groupe de vagues, un Déferlement actif, un Déferlement passif, un (Vent) Synoptique, un Vent local, un Haut-fond ou un Courant. Les modèles océanographiques de ces entités physiques et de leurs interactions étant, par exemple, décrits en détail dans le document de M. Parenthoën et al "IPAS : Interactive Phenomenological Animation of the Sea, International Journal of Offshore and Polar Engineering, 2004, dont le contenu est ici incorporé par référence, ils ne seront donc pas décrits en détail.

D'une façon simplifiée, chaque objet d'énaction (ou entité autonome) est agencé de manière à fonctionner selon une démarche active de perception en précisant "où" et "quand" elle a besoin d'observer "quoi". Les activités des différentes entités, que l'on appelle ci-après "aisthesis" structurent la topologie spatio-temporelle et sémantique du milieu (ici la mer) destiné à servir de médiateur d'interaction (par le biais des Particules d'eau qui le constituent).

Chaque entité autonome agit sur le milieu créé en fonction de ses savoir-faire, et s'adapte aux propriétés qu'elle perçoit activement en modifiant les paramètres de son propre comportement. C'est la raison pour laquelle une entité autonome est ici appelée objet d'énaction. L'énaction est plus précisément définie dans la Thèse de l'Université de Bretagne Occidentale de M. Parenthoën, dont le titre est "Animation phénoménologique de la mer".

Il est important de noter, comme on le verra en détail plus loin, que la visualisation du milieu (ici la mer) n'est qu'une option offerte par le dispositif D selon l'invention. Cela résulte du fait qu'un utilisateur (ou observateur) se trouve placé au même niveau conceptuel que les entités qui réalisent l'animation, et constitue de ce fait une entité
autonome. En d'autres termes, l'animation du milieu (ici la mer) peut se faire indépendamment de sa visualisation. La visualisation de la mer doit donc spécifier "où" et "quand"
observer "quoi"
en fonction des phénomènes que veut voir l'utilisateur (ou observateur) et où
il veut les voir, et participe ainsi à la création de la structure spatio-temporelle et sémantique du milieu.
Le modèle de mer, implémenté comme un système multi-agents interagissant via la médiation d'un milieu généré par les entités autonomes, va maintenant être décrit en détail.

9 Un utilisateur, comme par exemple un marin, détermine généralement ses actions en fonction de certains phénomènes qu'il a observés et/ou qu'il connaît, soit par expérience, soit par le biais d'informations reçues ou lues.

Selon l'invention, l'animation phénoménologique de la mer est un système multi-modèles dans lequel chaque modèle résulte de la description d'un phénomène considéré
indépendam-ment des autres phénomènes. Chaque modèle décrivant un phénomène doit donc vérifier un principe d'autonomie. En d'autres termes chaque phénomène doit être "chosifié" (ou "réifié") en une entité autonome possédant des capacités sensorimotrices et décisionnelles qui lui sont propres.

L'ensemble des entités autonomes, dont l'utilisateur (ou observateur), interagit en un Système Multi-Agents (SMA), tel que défini par exemple dans le document de J.
Ferber "Les systèmes multi-agents : un aperçu général", Technique et Science Informatique,16(8), p.979-1012, 1997.

Dans un tel SMA chaque agent constitue une entité autonome qui possède des capacités sensorimotrices, et communique avec l'environnement déterminé par les autres agents. Les agents sont situés dans l'environnement dans lequel ils évoluent selon leurs propres modèles de comportement, lesquels définissent leurs capacités de perception, d'action et de décision en fonction de caractéristiques internes et de leurs interactions avec l'environnement.

Les interactions sont médiatisées par un milieu dont la structure spatio-temporelle n' est pas prédéfinie, mais est construite au fur et à mesure par les entités elles-mêmes. Chaque entité
contribue donc à la structure en créant un élément de topologie, en fonction des besoins nécessaires à son auto-adaptation. L'ensemble, constitué des différentes entités autonomes, affecte alors des propriétés à chaque élément de topologie associé à chaque entité, et chaque entité adapte son propre comportement aux propriétés qu' elle perçoit effectivement dans l'environnement au moyen de son élément de topologie associé. Un exemple schématique d'organisation des entités, réalisant la simulation physique des phénomènes, est illustré sur la figure 1.

Plus précisément, dans l'exemple illustré sur la figure 1, "a", "b", "c" et "d" désignent des entités autonomes de l'organisation. Chaque entité (ou objet d'énaction) est définie par un triplet d'objets actifs dont les activités (ou méthodes) respectives traduisent ce qu'elle cherche à percevoir, son action sur le monde à percevoir par l'ensemble de toutes les entités, et ce qu' elle devient compte tenu des propriétés effectivement perçues dans ledit monde.
Par ailleurs, comme indiqué précédemment chaque entité autonome (a, b, c, d) est agencée 5 de manière à structurer le milieu en lui insérant un élément de topologie spatio-temporelle.
Cette aptitude des entités à la structuration du milieu constitue leur premier rôle (ou activité), appelé ci-après "aisthesis".

La topologie globale du milieu est définie par la réunion des éléments de topologie spatio-

10 temporelle de l'ensemble des entités.

Chaque entité autonome (a, b, c, d) est en outre agencée de manière à agir en fonction de ses propres savoir-faire sur la topologie globale en lui attribuant des propriétés. Cette aptitude des entités à l'attribution au milieu de propriétés constitue leur deuxième rôle (ou activité), appelé ci-après "praxis".

Chaque entité autonome (a, b, c, d) est enfin agencée de manière à adapter son propre comportement en fonction des caractéristiques perçues du milieu, c'est-à-dire des propriétés de l'élément topologique qu'elle a préalablement créé, lesquelles sont déterminées par l'ensemble des entités. Cette aptitude des entités à l'adaptation comportementale constitue leur troisième rôle (ou activité), appelé ci-après "poiésis".

Le milieu sert de médiateur d'interaction entre les différentes entités autonomes de l'organisation, laquelle ne peut vivre que si les entités autonomes qui la constituent activent leurs différents rôles de prédiction perceptive, d'action sur le milieu et d'adaptation au milieu.

On se réfère maintenant à la figure 2 pour décrire, au moyen d'un diagramme UML, l'architecture permettant au dispositif de simulation D, selon l'invention, de mettre en oeuvre l'organisation présentée ci-avant en référence à la figure 1, dans l'application à l'état de mer.

L'architecture illustrée se décompose en trois niveaux. Un premier niveau Nl est dédié à
l'ordonnancement des activités d'objets actifs. Un deuxième niveau N2 est dédié à
l'environnement virtuel constitué d'entités physiques présentant les phénomènes naturels

11 dont les interactions sont médiatisées par le milieu. Un troisième niveau N3 est dédié à la spécification de l'environnement virtuel à l'animation du milieu (ici la mer).

Le premier niveau N1, également appelé simulateur, comprend un ordonnanceur (ou séquenceur, ou encore "scheduler") chargé de gérer des activités qui appellent des méthodes d'objets implantées dans un module M1 et sur lesquelles on reviendra plus loin.
L'ordonnanceur met en oeuvre, comme on le verra plus en détail plus loin, un processus d'itérations faisant vivre à tour de rôle les objets actifs (ou entités) constitutifs de l'environnement virtuel. L'ordonnanceur effectue des itérations asynchrones, afin de respecter l'autonomie des entités, et chaotiques pour ne pas introduire de biais dans la simulation.

Le deuxième niveau N2 est dédié aux phénomènes naturels et à leur observation.
Il permet de constituer l'environnement virtuel à partir d'entités autonomes situées dans l'espace 3D
et dans le temps. L'environnement virtuel alimente le module M1 comportant les méthodes d'objets. Les entités autonomes (ou objets d'énaction) interagissent via des objets d'état qui définissent des médiateurs d'interaction proposant un support topologique spatio-temporel permettant à l'environnement virtuel de localiser les interactions dans l'espace et dans le temps. L'ensemble des médiateurs d'interaction forme ce que l'on peut appeler le milieu.
L'environnement virtuel a pour but de résoudre les problèmes topologiques relatifs à la localisation des entités et des médiateurs d'interaction, afin de répondre à
la question "qui agit où et quand ?". Les phénomènes naturels que l'on cherche à simuler sont chosifiés (ou réifiés) en des entités physiques situées dans l'environnement virtuel et qui assurent la cohérence physique de la simulation des phénomènes naturels. Par ailleurs, l'observation des phénomènes naturels est médiatisée par un instrument de mesure alimenté
par un visualisateur implanté dans le troisième niveau N3.

Comme indiqué précédemment, chaque entité physique (ou objet d'énaction) possède trois méthodes (ou activités) particulières : l'aisthesis permettant de créer des médiateurs d'interaction rassemblés en un élément de topologie, la praxis permettant de donner des propriétés à chaque élément de topologie situé dans son voisinage d'influence, et la poiésis permettant de modifier le comportement d'une entité ou de créer de nouvelles entités.
Certaines entités particulières peuvent également définir des instruments qui permettent d'observer les phénomènes en mesurant leurs effets sur des médiateurs d'interaction,

12 l'interaction étant alors celle du modèle avec l'utilisateur qui peut être un simple observateur, un acteur immergé sensoriellement, ou un modélisateur par la médiation du langage de programmation. Tout comme les entités physiques, les instruments peuvent disposer des trois méthodes présentées ci-avant, mais le plus souvent leur praxis peut être négligée.

Comme indiqué ci-dessus, le troisième niveau N3 est dédié à la spécification de l'environnement virtuel à l'animation du milieu (ici la mer). Il comporte, d'une première part, un module M2 définissant les différents types d'entités physiques (Groupe de vagues, Déferlement, Courant, Vent local, Bathymétrie, Synoptique (ou Vent Synoptique), etc), d'une deuxième part, un module M3 définissant les particules d'eau et les propriétés associées (position dynamique, masque, normale, vent, courant, profondeur, turbulences, etc), d'une troisième part, un module M4 définissant le milieu de médiation qu'est ici la mer, et d'une quatrième part le visualisateur qui est une entité particulière composée d'un grand nombre de Particules d'eau spécifiques formant un maillage de la surface de la mer à observer et devant être mises à jour selon une fréquence choisie, de préférence supérieure ou égale à 10 Hz, par les entités physiques constitutives de l'environnement virtuel, et notamment par les groupes de vagues, et texturé en fonction des Groupes de vagues, des Déferlements et des Vents locaux, via l'instrument de mesure.

En présence d'une autre application, c'est ce troisième niveau N3 qui est adapté en fonction des types des objets d'énaction (ou entités), des objets d'état et des médiateurs d'interaction concernés.

Parmi les entités physiques présentées ci-avant, les Groupes, les Déferlements, les Vents, les Courants et la Bathymétrie assurent la cohérence océanographique des phénomènes et de leurs interactions via les propriétés des Particules d'Eau (position, normale, vent, courant, profondeur, turbulences, etc).

Comme indiqué précédemment, chaque entité physique autonome provient de la réification d'un phénomène physique (observé par les marins). Comme cela est schématiquement illustré sur la figure 3, ces entités autonomes sont situées dans l'environnement virtuel et possèdent leurs propres comportements. Le modèle de comportement d'une entité
autonome est associé à une capacité de prédiction, c'est-à-dire un domaine de validité
temporel dans lequel le comportement de l'entité ne nécessite pas de nouvelle perception des propriétés

13 du milieu pour rester physiquement correct. La connaissance du domaine temporel dans lequel l'entité autonome peut évoluer en autonomie permet de déterminer la fréquence des actes de perception de cette entité autonome. Chaque entité sait ainsi qu'elle aura besoin d'un type donné d'information localisé dans tant de temps et à un endroit donné, relativement à sa prédiction.

Chaque entité "Groupe de vagues" est par exemple contrôlée par un train d'ondes lui donnant des caractéristiques moyennes (extension finie de l'enveloppe Gaussienne en longueur et en largeur, vitesse de groupe, nombre de vagues, longueur d'onde, période, profil horizontal des crêtes, vitesse de phase, age du groupe), auxquelles s'ajoutent des perturbations locales en phase et en amplitude attachées e.ux crêtes des vagues qui la parcourent, afin de modéliser les aspects non linéaires des vagues.

A titre d'exemple de mise en oeuvre, le train d'ondes peut-être une ondelette de Morlet 2D
dont l'enveloppe se déplace à la vitesse de groupe et dont la phase de la nappe sinusoïdale progresse à la vitesse de phase. L'ondelette de Morlet 2D est l'un des outils mathématiques utilisés par le logiciel de simulation (sur lequel on reviendra plus loin en référence à la figure 5) et notamment par ses médiateurs d'interaction (Particules d'eau).

Le Groupe de vagues est sensible à d'autres entités autonomes que sont notamment les Déferlements, les Courants, les Vents, la Bathymétrie et les autres Groupes de vagues.
Un Groupe de vagues devant pouvoir réaliser des transferts d'action vers les Déferlements, son domaine prédictif ne peut donc excéder la durée de vie d'un Déferlement (les autres phénomènes étant observables à plus basse fréquence). Le bon sens marin ou physique permettant d'estimer à environ une seconde la durée de vie minimale des déferlements des vagues de plus d'un mètre de longueur d'onde, on peut par exemple fixer à une seconde la capacité d'anticipation du modèle des Groupes de vagues. Dans ce cas, les Groupes de vagues sont chargés d'activer de manière asynchrone leurs comportements perceptifs selon une fréquence de 1 Hz, afin de connaître l'évolution des effets des Déferlements, des Vents, des Courants et de la Bathymétrie sur les propriétés du milieu à percevoir. En d'autres termes, l'aisthesis de chaque Groupe de vagues, participant à l'environnement virtuel, est chargée de créer chaque seconde un élément de topologie, par exemple constitué
de cinq points répartis dans son enveloppe (définissant son extension spatiale), dont la position est anticipée d'une seconde.

14 Chaque Déferlement occupe préférentiellement une surface du plan d'eau observé, lequel est composé de zones élémentaires contiguës, par exemple de 1 mz. Chaque zone peut être associée à une phase active ou passive du Déferlement, selon qu'elle appartient ou non au front actif de ce Déferlement. Dans chaque zone active, un processus de fabrication de mousse et de turbulences peut être mis en oeuvre en fonction de l'activité
locale du Déferlement (le mot "activité" doit ici être compris dans son sens physique de "taux de production" et non pas dans le sens informatique), tandis que dans chaque zone passive un processus de relaxation de la mousse et des turbulences peut être mis en oeuvre.
La propagation du front actif d'un Déferlement étant un processus très dynamique, influencé
par les Vagues et les Vents, on peut par exemple mettre à jour l'activité des zones actives (ici de 1 m2) au moins deux fois par seconde. La dissipation de la mousse et des turbulences étant en revanche beaucoup plus facile à prévoir (car elle n'est sensible qu'aux Courants qui les transportent et aux Vents qui les orientent en des traînées d'écumes), et l'évolution des Vents et des Courants étant assez lente, on peut par exemple mettre à jour la dissipation toutes les 10 secondes. Dans ces conditions, les Déferlements activent leurs comportements perceptifs selon une fréquence de 2 Hz sur leurs fronts actifs afm de connaître les effets des Groupes (de vagues) et des Vents, et selon une fréquence de 0,1 Hz pour leurs zones de relaxation afin de eonnaître les effets des Courants et des Vents. En d'autres termes, l'aisthesis de chaque Déferlement, participant à l'environnement virtuel, est donc chargé de créer, d'une part chaque demi-seconde pour son front actif un élément de topologie constitué de particules des zones actives afin de faire évoluer l'activité et de déterminer la fin de l'activité de chaque zone active, auxquelles s'ajoutent des particules localisées en avant du front actif et anticipant la propagation du déferlement; et d'autre part toutes les dix secondes des particules supplémentaires dans les zones passives.

Les entités Synoptique (ou Vent Synoptique) et Vents locaux évoluent continûment au cours du temps en force et/ou en direction, mais l'influence du Synoptique est globale sur l'intégralité du plan d'eau observé, sur lequel il peut créer des Groupes de vagues, tandis que le Vent local ne participe pas à la création de Groupes de vagues et présente une enveloppe d'extension finie qui peut se déplacer et se transformer. Ces entités, de préférence modélisées par des modèles descriptifs insensibles au milieu, n'ont pas de réel besoin de perception. C'est également le cas, en première approximation, des Courants et de la Bathymétrie du fait que leurs paramètres évoluent exclusivement en fonction du temps (l'onde de marée).

Les entités physiques participent ainsi à la création de la structure spatio-temporelle du 5 milieu et y évoluent de manière autonome entre deux actes de perception. Un acte de perception est ici caractérisé par une anticipation perceptive ("où et quand j'aurai besoin de quoi ?") qui précède l'observation des propriétés du milieu, à partir desquelles l'entité
concernée adapte son comportement. Les interactions entre les entités sont alors médiatisées par le milieu qu'elles ont créé et auquel chaque entité contribue à donner des propriétés.
I1 ressort de ce qui précède que le modèle informatique de la mer virtuelle est un système multi-agents (ou SMA) hétérogène composé d'entités physiques en interaction.
Chaque entité autonome est située dans l'environnement virtuel et possède son propre comporte-ment, provenant de la réification d'un phénomène physique observé par les marins (Groupe(s) de vagues, Déferlement(s), (Vent) Synoptique, Vents locaux, Hauts-fonds, Courants, etc). Par ailleurs, le modèle du comportement de chaque entité est caractérisé par la capacité prédictive de ce que devrait être idéalement le comportement de l'entité, laquelle correspond à la fréquence selon laquelle l'entité doit percevoir son environnement pour s'adapter aux changements du milieu.

Les entités physiques (ou objets d'énaction) assurent donc la cohérence océanographique des phénomènes par des interactions s'appuyant sur les caractéristiques des Particules d'eau (médiateurs d'interaction). Parmi ces caractéristiques on peut notamment citer la position de référence, la position dynamique (mise à jour par l'entité physique Groupe de vagues), la normale (mise à jour par l'entité physique Groupe de vagues), le vent (mis à jour par les entités physiques Vent synoptique et Vents locaux), le courant (mis à jour par l'entité
physique Courant), la profondeur (mise à jour par l'entité physique Bathymétrie) et l'épaisseur des turbulences (mise à jour par l'entité physique Déferlement).

Comme indiqué précédemment, la Particule d'eau constitue le médiateur d'interaction pour la simulation phénoménologique du plan d'eau (ici la mer). Elle constitue un support topologique, appelé position de référence dans l'espace-temps. Cette position de référence constitue un point M(O,Xo) de l'espace (où X. est un vecteur), associé à un instant to donné.
Ce sont les positions de référence dans l'espace-temps qui sont spécifiées par les activités de perception active des entités autonomes lors de la création de la structure spatio-temporelle du milieu (la Mer).

La Mer connaissant les Particules d'eau les range au fur et à mesure de leur création par ordre croissant des instants to au cours desquels les entités a.nticipent l'observation des propriétés. Une entité n'agit sur une particule temporellement située à
l'instant to que si cet instant est dans le doniaine de validité de prédiction du modèle de l'entité, c'est-à-dire entre deux actes perceptifs.

A un instant donné, avant d'exercer leurs praxis, les entités prennent leurs positions dans l'espace d'après leurs propres modèles de comportement. La Mer peut alors spécifier les activités de praxis des entités à chaque instant en résolvant les problèmes de topologie spatiale liés à l'appartenance d'un médiateur au domaine d'influence de chaque entité.

Afin de diminuer la complexité en 0(n2) de ces problèmes de topologie spatiale, où n est le nombre d'entités en interactions, inhérente à tout système multi-agents, le plan d'eau (la Mer) peut être pavé régulièrement en régions rectangulaires. Cette solution est valable dans l'hypothèse d'une densité relativement homogène des entités qui peuplent le plan d'eau (la taille de chaque pavé est alors du même ordre de grandeur que la taille moyenne des entités peuplant l'environnement virtuel). Lorsqu'une entité utilise un grand nombre de médiateurs d'interaction dans son élément de topologie, comme c'est le cas de l'entité
que constitue le visualisateur, elle doit fournir une méthode spécifique pour résoudre les problèmes de voisinage au sein de son élément de topologie.

En plus de la position de référence d'une particule d'eau, l'entité qui crée cette particule d'eau précise de quel(s) type(s) de propriété elle a besoin à l'aide d'un masque. Ainsi, on ne fait agir que les entités physiques dont la praxis influence un type de propriété, ce qui permet de simplifier la complexité de la résolution des relations topologiques entre les entités et les médiateurs d'interaction par une première sélection sémantique plutôt que géométrique.

Une particule d'eau peut posséder de nombreuses propriétés, comme par exemple sa position dynamique autour de la position de référence M(O,Xo), sa vitesse relativement à la mer, sa normale à la surface de la mer, la liste des Groupes de vagues qui 1' influencent, le Vent, le Courant, la Profondeur, l'épaisseur des turbulences, et la liste des Déferlements et les activités associées. Par exemple, les entités Groupes de vagues peuvent agir selon un modèle particulaire, éventuellement inspiré de celui décrit dans le document de F.J. Gerstner "Theorie der Wellen", Abhandlungen der koniglichen bominschen, Gesellschaft der Wissenschafte, Prague 1804, notamment pour ce qui concerne la position dynamique, la vitesse et la normale. Par ailleurs, chaque Groupe de vagues peut s'ajouter à
la liste des Groupes de vagues si une Particule d'eau est dans son enveloppe. En outre, les entités Déferlements peuvent agir selon un modèle du type de celui décrit dans le document de N.
Reul et al "A model of sea-foam thickness distribution for passive microwave remote sensing applications", Journal of Geophysical Research, 2004, notamment pour ce qui côncerne l'épaisseur des turbulences et la liste des Déferlements et les activités associées.
Ainsi, chaque Particule d'eau est localisée sur la Mer et dans le temps par une position de référence et possède des propriétés mises à jour en fonction de la praxis des entités physiques qui l'influencent. L'activité des praxis est déterminée par l'environnement Mer, qui connait les positions des Particules d'eau et des entités à chaque instant, en résolvant les relations de voisinage entre lesdites Particules d'eau et entités. Ces Particules d'eau servent alors de médiateurs d'interaction car leurs propriétés, issues de l'influence de l'ensemble des entités présentes, sont utilisées par chaque entité physique pour adapter son propre comportement. L'ensemble des Particules d'eau est créé par les entités au fur et à mesure de leurs interactions. Cet ensemble est en perpétuelle évolution au cours du temps, tant par le nombre de Particules d'eau que par leurs positions dans l'espace, et forme le milieu dans lequel les entités interagissent.

On a représenté sur la figure 4 un exemple schématique de création d'une structure spatio-temporelle du milieu Mer par trois entités (deux Groupes de vagues et un Déferlement), au moyen de leurs aisthesis. Sur cette figure les Particules d'eau constitutives du milieu (la Mer) sont représentées par des cercles à motifs. Dans cet exemple, à un instant donné to, l'entité Déferlement (déferl(to)) prévoit d'avoir besoin, d'une part dans 0,5 seconde (soit to+0,5) de propriétés de Particules d'eau sur son front actif ZA et en avant de celui-ci dans sa direction de propagation, et d'autre part dans 10 secondes (soit to+10) de propriétés du milieu dans sa zone passive ZP (matérialisée par des petits points). A un instant t,, le premier Groupe de vagues (groupe_1(t,)) prévoit d'avoir besoin de propriétés à
la position (G1_estim) où il est censé se trouver dans 1 seconde (soit t1+1). Il crée alors cinq Particules d'eau pour l'instant t,+l. Par ailleurs, à un instant t2, le second Groupe de vagues (groupe_2(t2)) prévoit d'avoir besoin de propriétés à la position (G2_estim) où il est censé

se trouver dans 1 seconde (soit t,+l). Il crée alors cinq Particules d'eau pour l'instant t,+l.
La Mer va alors faire agir l'ensemble des entités sur la structure spatio-temporelle ainsi formée pour lui donner des propriétés.

Comme indiqué précédemment, le dispositif selon l'invention D permet de faire évoluer des phénomènes physiques caractérisant un milieu (ici la Mer) sans qu'il faille nécessairement regarder ledit milieu. De même, le dispositif D permet de simuler une partie des phénomè-nes physiques inhérents à la surface de la Mer indépendamment de leur visualisation, bien entendu hormis le fait que les phénomènes modélisés dépendent de ce que l'on cherche à
percevoir. Cela résulte du fait que la structure spatio-temporelle du milieu (ici la Mer), créé
par les entités physiques, est adaptée à la simulation des phénomènes océanographiques et non à la visualisation interactive de la surface de la Mer qui requiert des contraintes spécifiques à la perception humaine et aux moyens informatiques réalisant l'animation interactive.

La visualisation du milieu (ici la mer) nécessite en effet de considérer l'utilisateur comme l'un des éléments actifs du modèle. Le Visualisateur doit par conséquent constituer une entité autonome participant à l'organisation, immergé dans l'environnement virtuel par la médiation d'une interface homme/machine. De ce fait, l'utilisateur doit préciser la structure spatio-temporelle du milieu dont il veut pouvoir observer certaines propriétés ("où et quand je regarde quoi ?"). En fonction de ce qu'il perçoit, l'utilisateur décide des prochains endroits où il souhaite observer des phénomènes choisis. Cette démarche est la même que celle mise en oeuvre par les entités autonomes peuplant l'environnement virtuel, laquelle consiste à effectuer une perception active (ou aisthesis).
Une fois les phénomènes sélectionnés par l'utilisateur, il doit préciser à
l'aide de l'interface homme/machine "où" et "quand" il veut les percevoir. Les informations fournies alimentent un modèle de perception dédié. L'immersion minimale est visuelle et rendue par l'image d'une caméra virtuelle, par exemple. Une interaction avec la caméra virtuelle peut être envisagée, par exemple au moyen du clavier de commande et/ou de la souris. Par ailleurs, la caméra peut être attachée à un objet fixe ou mobile, comme par exemple un bateau, sur 'lequel un observateur est éventuellement situé (ou immergé).

Afin de rendre fluide la visualisation, il est préférable que l'animation (ici de la surface de la Mer) se fasse selon un modèle de perception défini par une fréquence supérieure à 10 Hz et une géométrie texturée, structurée en un maillage dont les points sont répartis en respectant une certaine distribution de probabilité spatiale.

Une fois que le modèle de perception a été défini à partir des propriétés fournies par l'interface homme/machine, la Mer peut-être instrumentée par l'entité
Visualisateur (du troisième niveau N3 de l'architecture de la figure 2). Comme indiqué
précédemment, le Visualisateur est en effet chargé de structurer le milieu (ici la Mer) en fonction du modèle de perception et de récupérer les propriétés pertinentes pour la visualisation de la surface de la Mer. La projection des propriétés observées par l'entité Visualisateur permet alors de révéler la Mer sur le moniteur d'affichage de l'interface homme/machine.

Une entité Visualisateur représente un couple (géométrie, caméra). On suppose dans ce qui suit que le nombre de points qui constituent la géométrie est fixe (il dépend de la puissance des équipements informatiques supportant le dispositif de simulation D), et que la topologie de leurs voisinages respectifs est conservée au cours du temps.

Les positions des points de la géométrie sont préférentiellement générées en respectant une distribution de probabilité fixée par le modèle de perception associé au Visualisateur. Le maillage est par exemple défini selon une triangulation dite de Delaunay statique réalisée lors de l'initialisation sur des positions des points par défaut. Une telle triangulation est notamment décrite dans le document de M.J. Castro et al "New progress in anisotropic grid adaptation inviscid and viscious flow simulation", Technical Report 2671, INRIA, 1995.
La structure topologique de la géométrie est préférentiellement statique afin de ne pas avoir à trianguler à la volée. Mais, on peut également envisager de modifier dynamiquement la grille de la structure topologique, au niveau des positions des points qui la définissent, par exemple au moyen de transformations conservant la topologie structurelle autres que de simples translations, rotations ou homothéties. A cet effet, on peut par exemple utiliser des projections du type de celles décrites dans le document précité de D.
Hinsinger afin d'adapter la représentation des détails du mouvement de la Mer au point de vue de la caméra.

L'activité aisthesis du Visualisateur consiste à structurer le milieu (ici la Mer) en générant, par exemple tous les dixièmes de seconde au moins, l'élément de topologie dont les Particules d'eau associées possèdent coinme positions de référence les positions des points de la grille déterminée par le modèle de perception du Visualisateur.

La construction de l'image nécessite la connaissance en chaque point, d'une première part 5 de la position dynamique et de la normale afin de reconstituer la surface de la Mer, d'une deuxième part de l'épaisseur des turbulences afin de représenter la mousse passive, d'une troisième part de l'activité des Déferlements afin de permettre le réglage du débit d'un système de Particules d'eau (lequel est un objet graphique qui peut être très consommateur de ressources, et qui n'est de ce fait instancié que si sa position le place dans une zone 10 d'attention perceptive spécifiée par le modèle de perception du Visualisateur), d'une quatrième part du Vent afin de permettre le paramétrage de la divergence du générateur de Particules d'eau et de la texture des vaguelettes (par exemple avec un "bump-mapping" du type de celui décrit dans le document de J. Maillot et al "Interactive texture mapping", computer Graphics (SIGGRAPH), 27 : 27-34, 1993), et d'une cinquième part des Groupes

15 de vagues afin de permettre la texturation des vagues lorsque le pas de la grille géométrique est d'un ordre de grandeur équivalent à la longueur d'onde des Groupes de vagues.
L'ensemble des Particules d'eau constituant l'élément topologique d'un Visualisateur est généralement trop important pour que les entités physiques qui influencent la grille puissent 20 résoudre les problèmes de topologie de leur praxis sans avoir recours à une méthode spécifique. La répartition spatiale des points de référence n'étant pas régulière, une simple méthode à base de boîtes englobantes n'est pas suffisamment efficace pour résoudre ces problèmes.

Par conséquent, afin de simplifier la complexité de l'opération de résolution des problèmes, il est avantageux d'utiliser un processus d'arbre binaire, par exemple de type "quad-tree"
comme décrit dans le document de A. Klinger et al "Experiments on pictures representation using regular decomposition", Computer Graphics and Image Processing, 5: 68-105, 1976.
Dans ce cas, la fabrication de l'arbre est préférentiellement réalisée lors de l'initialisation de la géométrie, sensiblement en même temps que la triangulation.

Ces autres structures topologiques restent fixes d'un point de vue des voisinages pendant toute la simulation, car elles ne subissent que des transformations laissant invariante la notion de voisinage.

L'entité Visualisateur permet ainsi de donner une structure spatio-temporelle au milieu (ici la Mer), dédiée à la perception humaine et donnant accès aux propriétés nécessaires à la visualisation de la Mer par révélation au moyen du moniteur d'affichage. La révélation de la Mer correspond au développement des photos des praxis des entités physiques qui la peuplent, telles qu'elles sont prises par l'entité Visualisateur. Cette révélation dépend principalement des caractéristiques de la carte graphique du moniteur d'affichage et de la finesse du grain du maillage géométrique.

Pour une simulation quasi temps réel (9 images par seconde), on peut utiliser une carte graphique supportant par exemple un "Vertex et Pixel shader" version 2.0, telle que la carte GeForce FX de la société Nvidia, ainsi qu'un processeur principal fonctionnant à 1,4 GHz, comme par exemple le processeur Pentium IV de la société Intel. Seuls quelques méga octets sont alors utilisés en mémoire vive par le programme, et l'initialisation (triangul ation, etc) prend typiquement une quinzaine de secondes. Avec un tel équipement informatique, un plan d'eau d'environ 4 Km2 peut être recouvert d'environ 8000 entités physiques en interaction et la grille géométrique peut être composée de 6000 points. La complexité de la simulation physique des phénomènes océanographiques en interaction est alors, du point de vue du CPU, du même ordre de grandeur que celle de l'animation de la grille géométrique.

On se réfère maintenant à la figure 5 pour décrire un exemple de dispositif de simulation selon l'invention D, de type asynchrone et chaotique, comme évoqué
précédemment, capable de mettre en oeuvre l'architecture présentée ci-avant en référence à
la figure 2.
Comme cela est illustré schématiquement et de façon fonctionnelle sur la figure 5, le dispositif D peut-être installé dans un ordinateur C comportant un système d'exploitation OS et des moyens de traitement et de calcul CPU adaptés à un fonctionnement dans un mode multi-tâches, tel que celui offert par l'environnement oRis décrit notamment dans le document "Systèmes multi-agents", pages 499 à 524, RSTI - TSI, 21/2002. Un tel environnement multi-tâches est particulièrement bien adapté à la programmation par objets activés, par exemple en langage C++ ou Java. L'environnement multi-tâches oRis est couplé, comme le dispositif D qui est illustré, à un compilateur (ici nommé
"compilateur de programmation objet"). Par ailleurs, l'environnement oRis peut-être couplé, comme le dispositif D qui est illustré, à un traducteur en langage C++ (ici nommé
"interpréteur de programmation objet") afin d' améliorer son efficacité par compilation. Cet interpréteur peut même être adapté de manière à constituer un compilateur en ligne dans lequel le code exécuté est un code compilé en ligne et modifiable de façon dynamique. Un tel environne-ment multi-tâches, constituant une évolution d'oRis, est connu sous le nom ARéVi.

Le dispositif D comprend un logiciel de simulation de l'évolution conjointe d' obj ets activés (ici nommé "simulateur général"). Plus précisément, ce logiciel de simulation (ou simulateur général) comporte les (premiers) objets dits d'énaction et les (seconds) objets dits d'état.

Le logiciel de simulation (ou simulateur général) comprend également un gestionnaire de simulation couplé aux objets d'état et aux objets d'énaction (ou entités) et agencé de manière à créer son propre ordonnanceur ou séquenceur (ou en anglais "scheduler") afin de travailler de façon séquentielle sur une sélection d'objets d'énaction. Le gestionnaire de simulation calcule des interactions une fois que le milieu (ici la Mer), qui fait vivre les objets d'énaction (ou entités), a résolu les problèmes topologiques.

Le gestionnaire de simulation est plus précisément chargé d'activer une unique fois lors de chaque séquence, sous le contrôle du séquenceur (ou scheduler) qu'il crée pour l'occasion, chaque objet d'énaction sélectionné, selon un ordre qui varie de façon au moins partielle-ment aléatoire d'une séquence à l'autre, afin d'appliquer chacune de ses trois activités à
l'état courant de chaque objet d'état qu'il désigne de manière à faire évoluer son état vers un nouvel état courant, ou en d'autres termes afin de faire évoluer dynamiquement séquence après séquence les interactions spatio-temporelles entre entités.

De façon plus détaillée, l'utilisateur choisit tout d'abord un ou plusieurs objets d'énaction, afin que le dispositif D simule l'évolution spatio-temporelle du système. Cela "pré-active"
chaque objet d'énaction choisi au sein du logiciel de simulation.

Puis, le gestionnaire de simulation initialise un compteur de séquences en plaçant la valeur n du compteur à 1, et crée une liste d' obj ets d' énaction. La première séquence (n=1) commence par une phase de sélection dans laquelle le gestionnaire de simulation sélectionne de façon aléatoire l'un des objets d'énaction choisis, ce qui l'active momentanément.
Chaque activité (ou méthode) de l'objet d'énaction sélectionné et activé est alors appliquée à l'état courant de chaque objet d'état associé, ce qui modifie éventuellement son état en cours. Chaque activité est ainsi activée et appliquée à chaque objet d'état.

Puis, le gestionnaire de simulation supprime de la liste d'objets d'énaction de la séquence en cours l' obj et d' énaction qu'il vient d'appliquer.

Ensuite, le gestionnaire de simulation effectue un test destiné à déterminer s'il reste d'autres objets d'énaction à appliquer dans la liste d'objets d'énaction de la séquence en cours.

Si la liste d'objets d'énaction de la séquence en cours n'est pas vide, le gestionnaire de simulation effectue une nouvelle phase de sélection afin de sélectionner de façon aléatoire l'un des objets d'énaction restant. Comme indiqué ci-avant, il active alors ce nouvel objet d'énaction sélectionné et applique chacune de ses activités à l'état courant de chaque objet d'état, éventuellement modifié par l'activation de l'objet d'énaction précédent (lequel ne peut plus être utilisé dans la séquence en cours). Le gestionnaire de simulation reproduit ces opérations (sélection-activation, application et mise(s) à jour) autant de fois qu'il y a d'objets d'énaction sélectionnés dans sa liste d'objets d'énaction, de sorte que chaque activité de chaque objet d'énaction soit appliquée une unique fois à chaque objet d'état auquel il est associé. Une fois cela terminé, la première séquence (n=l), correspondant à
l'instant T=O, est achevée.

Lorsque la liste d'objets d'énaction de la séquence en cours est vide, le gestionnaire de simulation incrémente d'une unité la valeur en cours n du compteur de séquences. Bien entendu, il effectue un test sur le nombre de séquences à effectuer. Si le nombre de séquences effectuées est égal au nombre maximal prévu, le gestionnaire de simulation met fin à la simulation. En revanche, s'il reste au moins une séquence à
effectuer, le gestionnaire de simulation effectue une nouvelle séquence correspondant à un instant T+1, T+2, ..., T+n.
Il réitère alors à chaque nouvelle séquence les opérations précitées.

La durée de la simulation, et donc le nombre maximal de séquences effectuées par le gestionnaire de simulation, dépend de l'application concernée, ou du paramétrage choisi par l'utilisateur compte tenu de l'application. Mais, la simulation peut être interrompue à
chaque instant par l'utilisateur à l'aide d'une instruction d'arrêt transmise au logiciel de simulation grâce à une interface homme/machine de l'ordinateur C. Il est important de noter qu'une simulation interrompue à la demande d'un utilisateur peut-être reprise ultérieure-ment.

Il est important de noter que le séquenceur (ou scheduler) peut fonctionner en temps virtuel, ou en d'autres termes que son fonctionnement n'est pas astreint à respecter le temps réel, mais chacune de ses itérations représente logiquement, et non physiquement, une durée de une milliseconde (1 ms). Bien entendu, le séquenceur peut également fonctionner en temps réel. Dans ce cas, chacune de ses itérations dure physiquement une période choisie.

En raison du mode de fonctionnement séquentiel et chaotique du logiciel de simulation, l'utilisateur peut à chaque instant intervenir dans une simulation, soit sous la forme d'un "avatar" pour interagir lui-même avec l'objet de la simulation, par exemple le milieu, soit pour ajouter à sa sélection ou supprimer de sa sélection un ou plusieurs objets d'énaction.
L'utilisateur peut également décider de modifier au moins partiellement la définition (ou structure) d'un ou plusieurs objets d'énaction. Cela confère au logiciel de simulation une grande interactivité.

L' invention trouve de très nombreuses applications dans de nombreux domaines techniques, et notamment dans les domaines de l'assistance à la navigation, de l'architecture navale (par exemple pour l'étude comportementale d'un bateau ou d'une plate-forme offshore, en remplacement et/ou en complément des bassins de carène), de l'étude de la résistance des matériaux ou des phénomènes ondulatoires (électromagnétiques ou acoustiques).
Ainsi, une possible application est la modélisation des interactions conjuguées entre un navire, des ondes radars et la mer dans le cas de la détection et/ou de la reconnaissance d'un objet.
Par ailleurs, dans ce qui précède il a été décrit une application dans laquelle le milieu hétérogène était l'objet de phénomènes physiques de même nature. Mais, l'invention concerne également les applications dans lesquelles le milieu hétérogène est l'objet d'une combinaison (ou superposition) de phénomènes physiques de natures différentes.
L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation de dispositif de simulation décrits ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après.

Claims (7)

1. Dispositif (D) de simulation de l'évolution temporelle d'un milieu, propre à être implanté dans un ordinateur (C) agencé pour supporter en mode multi-tâches une programmation par objets activés, caractérisé en ce qu'il comprend :
- un logiciel de simulation par objets de l'évolution conjointe de certains au moins desdits objets activés, comportant des premiers objets dits "d'énaction"
définissant des entités autonomes spatio-temporelles représentatives chacune d'un phénomène physique et interagissant, en cas d'activation, au sein d'un système multi-agents via des seconds objets dits "d'état" définissant des médiateurs d'interaction offrant un support topologique spatio-temporel constituant un environnement virtuel représentatif du milieu simulé et permettant de localiser des interactions entre entités dans l'espace et dans le temps, et - un gestionnaire de simulation capable de travailler par séquences sur une sélection d'objets d'énaction, et d'activer chaque objet d'énaction une unique fois lors de chaque séquence, selon un ordre variant de façon au moins partiellement aléatoire d'une séquence à l'autre, de manière à faire évoluer dynamiquement séquence après séquence lesdites interactions spatio-temporelles entre objets d'énaction.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit logiciel de simulation comprend des objets d'énaction définissant des instruments constituant des entités autonomes propres à mesurer les effets sur des médiateurs d'interaction choisis de certains au moins desdits phénomènes physiques choisis, représentés par lesdites entités, de manière à permettre l'observation desdits phénomènes physiques en des endroits choisis dudit milieu.

3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque objet d'énaction est défini par de premier, deuxième et troisième objets actifs agencés de manière à exercer respectivement une première activité destinée à créer un élément de topologie constitué d'au moins un médiateur d'interaction, une deuxième activité
destinée à attribuer des propriétés à chaque élément de topologie situé dans un domaine d'influence de son objet d'énaction, et une troisième activité
destinée à
modifier le comportement de son objet d'énaction en fonction de's propriétés de l'élément de topologie qu'elle a créé, perçues au sein dudit milieu et attribuées par l'ensemble desdits objets d'énaction ayant constitué ledit milieu.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque objet d'énaction est associée à un modèle de comportement paramétré adaptable propre à définir une région du milieu où doivent être perçues lesdites propriétés de l'élément de topologie qu'il a créé, et chaque instant au cours duquel lesdites propriétés doivent être perçues.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque instant de perception est défini en dehors de domaines de validité temporels pendant lesquels le modèle de comportement de l'objet d'énaction concerné ne nécessite pas de nouvelle perception des propriétés de l'élément de topologie qu'il a créé pour rester physiquement correct.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits domaines temporels sont espacés périodiquement selon une fréquence choisie propre à l'objet d' énaction concerné.

7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit logiciel de simulation comporte un ordonnanceur propre à fonctionner selon l'un de deux modes choisis parmi un mode en temps réel, dans lequel il fonctionne selon une fréquence choisie, et un mode en temps virtuel, dans lequel il fonctionne de façon périodique mais pendant des durées variables d'une période à l'autre.