Aides à l'interprétation de simulations dynamiques : Application aux modèles de cinétique chimique

Supporting interpretation of dynamic simulations

• Auteur / Autrice : Bertrand Braunschweig
• Direction : Michel Gondran
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de gestion
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Paris 9

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes d'affichage

Interfaces utilisateur (informatique)

Intelligence artificielle

Cinétique chimique

Simulation par ordinateur

Mots clés libres

Théorie graphe

Numerical simulation

Chemical reaction kinetic

Artificial intelligence

Graph theory

Résumé

La simulation dynamique est couramment utilisée dans de nombreux domaines scientifiques et techniques. Des simulateurs dynamiques sont mis entre les mains de plus en plus d’utilisateurs, grâce à l’accroissement des performances et aux progrès des interfaces homme machine, qui rend les modèles accessibles à tous. Mais les simulateurs sont toujours, et avant tout, des programmes qui produisent des séries de nombres à partir de séries de nombres, même si elles sont représentées par des graphiques. Cette thèse présente de nouvelles approches de l’interaction entre un simulateur numérique et son utilisateur. Le simulateur s’auto-examine pour fournir une interprétation de ses résultats, reposant sur une représentation des objets du domaine, exhibant les mécanismes cycliques dominants grâce à l’estimation de leurs gains instantanés, utilisant la notion d’épisodes pour découper la simulation en tranches homogènes, et accompagnant le tout de visualisations animées utilisant la structure du système modélisé. Ces nouvelles approches sont expérimentées dans le cadre de la modélisation en cinétique chimique, domaine d’application qui a un caractère exemplaire vue la variété des modèles et des comportements rencontrés; elles sont matérialisées au sein du programme Spike d’aide à la conduite d’expérimentation en cinétique chimique. Les mêmes concepts sont également mis en œuvre dans les deux domaines très différents que sont la propagation des ondes sismiques et la simulation de projet. L’ensemble a pour but d ‘apporter une contribution nouvelle pour la conception et la réalisation d’une véritable « intelligence des systèmes dynamiques ».

Numerous scientific and technical domains make constant use of dynamical simulations. Such simulators are put in the hands of a growing number of users. This phenomenon is due both to the extraordinary increase in computing performance, and to better graphical user interfaces which make simulation models easy to operate. But simulators are still computer programs which produce series of numbers from other series of numbers, even if they are displayed graphically. This thesis presents new interaction paradigms between a dynamical simulator and its user. The simulator produces a self-made interpretation of its results, thanks to a dedicated representation of its domain with objects. It shows dominant cyclic mechanisms identified by their instantaneous loop gain estimates, it uses a notion of episodes for splitting the simulation into homogeneous time intervals, and completes this by animations which rely on the graphical structure of the System. These new approaches are demonstrated with examples from Chemical kinetics, because of the generic and exemplary characteristics of the encountered behaviors. They are implemented in the Spike software, a Software Platform for Interactive Chemical Kinetics Experiments. Similar concepts are also shown in two other domains: interpretation of seismic wave propagation, and simulation of large projects. Altogether the thesis is a step towards the delivery of a "Systems dynamics intelligence".