SimAquaLife : un outil pour la modélisation de faune aquatique - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Access content directly
Conference Papers Year : 2005

SimAquaLife: a tool for aquatic fauna modelling

SimAquaLife : un outil pour la modélisation de faune aquatique

Abstract

La modélisation centrée sur les individus est utilisée depuis maintenant une vingtaine d'année pour la simulation d'écosystèmes. Cette approche permet notamment de prendre en compte les aspects spatiaux ainsi que la variabilité individuelle des entités biologiques. Elle permet également de décrire explicitement les processus individuels à inclure dans un modèle. Cependant le développement de tels modèles dans leur globalité implique d'autres problématiques qui ne sont pas les questions de recherche des écologues, comme l'implémentation d'algorithmes sophistiqués, la gestion de structures de données, la génération de nombres aléatoires, l'ordonnancement des processus ou la visualisation des résultats. De plus, le manque de données sur certains phénomènes nécessite d'introduire des processus stochastiques. Ce qui, outre le nombre important de degrés de liberté du modèle, rend le comportement d'un modèle centré sur les individus difficile à appréhender à partir des résultats de simulations. Partant de ce constat, l'objectif de l'étude est de concevoir un métamodèle pour le domaine des modèles spatialisés de poissons de rivière. Pour ce faire, une analyse du domaine est nécessaire afin d'en extraire les concepts fondamentaux qui constitue le langage de ce domaine. Cette analyse est élaborée conjointement avec des écologistes et modélisateurs en écologie du Cemagref. Ce métamodèle a abouti au développement d'un cadriciel, qui permet d'intégrer des mécanismes de manière automatique et générique autour des concepts extraits. Le cadriciel a été appliqué à deux cas réels afin de valider la conception du métamodèle et de l'affiner. La première application concerne le déplacement journalier du barbeau fluviatile dans un transect de la Seine. L'objectif de cette première application est d'étudier la viabiblité d'une population d'individus dans une zone du cours d'eau. La deuxième application consiste à reproduire le cycle de vie de l'anguille européenne dans un bassin versant, de son arrivée après l'embouchure jusqu'à sa sortie, afin d'étudier le peuplement du réseau hydrographique. À l'issue du développement de ces applications, les connaissances et outils pouvant être factorisés sont réinjectés dans le cycle de développement du métamodèle. Le cadriciel développé utilise les types paramétrés et les annotations du langage Java issus des dernières spécifications (version 5), et intègre diverses librairies spécialisées pour le calcul scientifique, la génération des nombres aléatoires, l'analyse statistique de données et la sérialisation. Il propose d'une des outils pour l'initialisation des paramètres du modèle développé, et d'autre part des modules de visualisation pour l'observation du modèle. Les outils d'initialisation permettent de tester facilement et rapidement plusieurs scénarios au cours de l'étude du comportement du modèle. Sachant que pour tester un scénario, la simulation devra être dupliquée avec différentes séquences de nombres aléatoires pour absorber la variabilité du modèle. Afin de diminuer le temps d'exécution d'un scénario, nous avons recours au cluster du Cemagref de Clermont-Ferrand, ce qui nous permet d'exécuter en parallèle cet ensemble de simulation. Une fois les simulations terminées, les résultats sont rapatriés avant de les synthétiser. Le cadriciel propose un ensemble de librairies qui facilitent le développement du modèle, mais également des outils qui permettent une exploration de la dynamique du modèle plus efficace. La conception d'un métamodèle au préalable a permis de déterminer les concepts et les relations entre ces concepts qui seront utilisés par les différents modèles du domaine de la dynamique spatiale des poissons de rivières.
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Dates and versions

hal-02588623 , version 1 (15-05-2020)

Identifiers

Cite

N. Dumoulin. SimAquaLife : un outil pour la modélisation de faune aquatique. 2èmes rencontres des sciences et technologiques de l'information (ASTI), Clermont-Ferrand, FRA, 24-26 Octobre 2005, 2005, pp.19. ⟨hal-02588623⟩
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