Stages Master 2 (2009) > Stage proposé n°1
Sujet Stage :
Etude des phénomènes de diffusion géographique et systèmes multi-agents.
Résumé du travail proposé :
La modélisation informatique à base d’agents permet de modéliser, à l’échelle macroscopique, des systèmes complexes à partir du comportement à l’échelle microscopique d’un grand nombre de composants. Cette approche s’avère tout particulièrement adaptée à la simulation de phénomènes de diffusion comme celui du ruissellement de l’eau sur un sol hétérogène.
L’objectif du stage est de concevoir un système multi-agents générique pour la simulation de phénomènes naturels de diffusion comme par exemple la diffusion d’un nuage toxique, la propagation d’un incendie de Forêt, la diffusion d’une épidémie. Le système développé doit permettre de mieux comprendre la dynamique simulée des phénomènes. Il sera couplé à un système d’information géographique. Il doit pouvoir intégrer des informations complémentaires comme par exemple des informations issues de capteurs ou d’images satellitaires ou aériennes.
Ce système doit pouvoir également s’adapter à la problématique de la restauration d’images où les équations de diffusion servent très souvent de modèles aux algorithmes de traitement.
Mots clés :
Environnement, diffusion de phénomènes naturels, système multi-agents, système d’informations géo-référencées, imagerie satellitaire, segmentation d’images
Informations complémentaires :
Encadrants: Michel Ménard, Aymeric Histace, Arnaud Revel
Axe thématique : Données complexes, Images et Documents
Axe stratégique : Environnement
Cadre de coopération :Laboratoires L3i et ETIS UMR CNRS
Date de début du stage : Janvier 2011
Durée du contrat : 5 mois
Contexte de l’étude:
Ce stage se place dans le contexte de la collaboration entre les laboratoires L3i et ETIS de Cergy sur l’étude des modèles de diffusion pour la restauration d’images. L’objectif est double : (1) développer une nouvelle activité autour des problématiques de l’environnement utilisant les modèles de diffusion ; (2) se servir des nouveaux modèles développés dans ce cadre pour enrichir les algorithmes de restauration d’images.
Description du sujet :
En préambule, voici deux exemples de processus de diffusion :
– Diffusion d’un nuage toxique : la source est le plus souvent localisée et unique, le volume se disperse dans l’espace jusqu’à arriver à un seuil de densité au-dessous duquel il n’est plus sensible.
– Propagation d’un incendie de forêt : le feu se propage à travers les arbres qui « communiquent » le feu pendant un laps de temps assez court. La propagation obéit à des contraintes géographiques fortes. La nature même des arbres, du lieu de l’incendie sont des facteurs importants à prendre en compte dans le modèle.
Le système multi-agents qui sera développé obéit au modèle décrit par la figure 1 et issu de la référence [Langlois].
Le système se définit autour d’une structure et d’une dynamique. La structure de diffusion est composée de trois types d’objets :
– les hôtes qui « reçoivent » le phénomène (ex : personnes dans le cas d’une épidémie, arbre dans l’exemple d’un incendie de forêt) ;
– le vecteur de diffusion composé de particules qui représentent les agents de diffusion. Si on reprend les exemples précédents, il s’agit des agents infectieux ou bien de la chaleur et des flammes ;
– le canal qui sera formalisé par les arcs d’un graphe orienté dont les sommets sont les hôtes. Ce canal représente le réseau relationnel entre individus dans le cas du premier exemple. Pour la propagation d’un feu de forêt, il s’agit de relations de voisinage géographique.
La dynamique du modèle est la résultante de trois processus de diffusion :
– le processus d’acquisition modélise l’entrée des agents dans les hôtes ;
– le processus d’émission s’intéresse à la façon dont les agents sortent des hôtes ;
– le processus de propagation concerne la diffusion des agents dans le canal pour accéder à d’autres hôtes.
Le modèle développé sera générique dans le sens où les objets implémentés possèderont des attributs génériques et que plusieurs modèles de diffusion seront proposés.
Il sera nécessairement couplé à un système d’information géographique, qui constituera le support principal de la structure. Les objets mobiles (individus par exemple) enrichiront l’information support. Des informations supplémentaires seront apportées par des capteurs ou des images satellitaires ou aériennes. Le système devra donc prévoir leur intégration.
Pré requis et contraintes particulières :
Formation informatique.
Références bibliographiques :
Concepts et modélisations de la diffusion géographique. Langlois Patrice, Daude Eric. Revue européenne de géographie. 2007.
Modélisation et simulation à base d’agents. Treuil Jean-Pierre, Drogoul Alexis, Zucker Jean-Daniel Dunod. 2008.
Contacts – liens :
Email : michel.menard univ-lr.fr, aymeric.histace u-cergy.fr, arnaud.revel univ-lr.fr