Visualisation et interactions avec une colonie d’abeilles virtuelle : simulation, complexité et pédagogie

Visualisation and interactions with a virtual honey bee colony : simulation, complexity and pedagogy

• Auteur / Autrice : Thomas Alves
• Direction : Vincent Rodin, Thierry Duval
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 10/12/2021
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire en sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance
• Jury : Président / Présidente : Pierre Chevaillier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Vincent Rodin, Thierry Duval, Pierre Chevaillier, Yves Duthen, Sébastien Picault, Thi Thuong Huyen Nguyen, Jérémy Rivière, Julie Dugdale
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yves Duthen, Sébastien Picault

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Essaims d'abeilles

Intelligence artificielle répartie

Mots clés libres

Systèmes complexes

Systèmes multi-agents

Auto-organisation

Colonie d’abeilles

Visualisations et interactions immersives

Complex systems

Agent based simulation

Self-organisation

Honey bee colony

Immersive visualisations and Interactions

Résumé

Nous décrivons dans cette thèse une simulation de colonie d’abeilles. Nous proposons un modèle de répartition des tâches à base de seuils agrémenté de concepts de motivations internes permettant d’élargir le champ d’actions de ces modèles. Un agent réactif peut ainsi décider d’interrompre une action en cours en fonction de ses performances. Notre première version de colonie d’abeilles virtuelle demande à nos agents de se répartir automatiquement entre deux activités principales, le soin au couvain et le butinage, adaptant leurs physiologies à l’aide d’hormones et de phéromones. Différents moyens de visualisations et d’interactions avec cette simulation sont proposés par une application interactive découplée du simulateur, échangeant tous deux des informations via le réseau. Un graphique en 3 dimensions permet de rendre compte de l’état physiologique de chacun des agents, rendant visibles les mécanismes complexes régissant l’auto-organisation de notre colonie virtuelle. Une expérimentation réalisée en coopération avec le GDSA29 nous encourage à poursuivre nos efforts tant au niveau simulation qu’au niveau visualisations et interactions.

In this thesis we describe a simulation of a honey bee colony. We propose a threshold based task allocation model, enhanced by internal motivation concepts, which allow to widen the scope of actions of these models. A reactive agent can thus decide tointerrupt an action in progress depending on its performance. Our first version of a virtual honey bee colony asks our agents to automatically divide themselves between two main activities, brood care and foraging, adapting their physiology with the help of hormones and pheromones. Different means of visualisation and interaction with this simulation are proposed by an interactive application decoupled from the simulator, both exchanging information via the network. A 3-dimensional graph shows the physiological state of each agent, making visible the complex mechanisms governing the self-organisation of our virtual colony. An experiment carried out in cooperation with the GDSA29 encourages us to continue our efforts in both the simulation, visualisation and interaction domains.