Animation phénoménologique de la mer --- une approche énactive --- - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2004

Phenomenological animation of the sea --- an enactive approach ---

Animation phénoménologique de la mer --- une approche énactive ---

Résumé

\noindent(\large\bf Specific keywords)~: (\em active object, phenomenon, forecast-medium, experimentation-medium, aisthesis, praxis, poiesis, prediction, action, adaptation, enactive entity, enactive modeling, enactive assumption.)
\vspace(5mm)

\centerline(\LARGE\bf Abstract)
\vspace(5mm)

This thesis lies within the framework of the modeling of natural
phenomena for an instrumentation in a virtual reality system.
A virtual reality system is a world of models, including human in the simulation loop. It can be seen as a tool for modern cybernetics.
We then (\bf conceptualized) a method according to what we call the
(\em enactive assumption), founded on the principles of autonomy, active
perception, enaction and closure under efficient causality, to propose
a constructive method of modeling known as (\em enactive modeling). We
(\bf formalized) the model generated by this method, in order to guide the
modelisator to conceive enactives entities, e.g.: models representing natural phenomena in the system of virtual reality. Then we (\bf instrumented) the enactive model by proposing the experimentation of
the model. This leads to the participative simulation of entities making live
the phenomenologic models, so that the model is experimentable
throughout its creation. Lastly, we (\bf applied) this method to carry out
an interactive animation of the sea experimentable by
sailors or oceanographers.

The enactive assumption which we defend gathers three principal ideas:
\begin(enumerate)
\item modeling translates a human praxis.
\item the phenomena are modelled as autonomous entities.
\item the interactions between entities pass by a medium which is created and worked by the entities themselves.
\end(enumerate)
Firstly, modeling is a human activity which translates implicitly and must explicitly translate a modeling final cause. The modelled phenomena are the affordances of a user of the model.\\
Secondly, the autonomisation of the models, consisting in giving to the model of the natural phenomenon capacities of perception, action and adaptation, is an effective pragmatic solution for the modeling of a complex system where many models must interact in multiple ways.\\
Thirdly, by delegating to the models the manufacture of the medium which they need to determine their interactions, we can simulate in the same virtual environment, the models related to phenomenologic scales very different the ones from the others, without passing by an apriori grid of the time-space, while respecting, for example, the conservation laws of physics.\vspace(2mm)

These conceptual assumptions are translated into a pragmatic formal model, in which we formalize concepts like active object, phenomenon, medium, aisthesis, praxis, poiesis, prediction, action, adaptation, enactive entity and second order organization. Formalization provides a method of natural phenomena modeling. Instrumentation of these models makes it possible to the originator to actually simulate the multi-model system at any time of its creation.

We apply these ideas to carry out an interactive animation of the surface of the sea. The model obtained is named IPAS
(Interactive Phenomenological Animation of the Sea) and allows the animation of a water surface of several square kilometres. IPAS deals, on the one hand with the marine concepts of wave group, breaking, synoptic wind, local wind, current and bathymetry, on the other hand with the physical concepts of action conservation, wind stress, gravity wave refraction for their interactions. Simulations take place in real time and do not require any precalculation.

It provides the premises of a modeling methodology for the participative simulation of complex systems.
This thesis on the manner of simulating natural phenomena, opens many prospects to come. One will try, for example,
\begin(itemize)
\item to consolidate the oceanographical validity of IPAS and to enrich the model by carrying out virtual experiments by evolution of state of sea and to compare them with theoretical or experimental results,
\item to prove his formal equivalence with the traditional numerical methods for PDE solving, when the entities are interactions between elementary volumes having to respect the same physical laws as those having made it possible to establish the equations.
\item to use this modeling method for other phenomena that the surface of the sea (hydrology, meteorology, sismology, biochemistry, biology, pedagogy, sociology, economy),
\end(itemize)
\noindent(\large\bf Mots clés spécifiques)~: (\em objet actif, phénomène, milieu-prévision, milieu-expérimentation, aisthesis, praxis, poiesis, prédiction, action, adaptation, entité énactive, modélisation énactive, hypothèse énactive.)
\vspace(5mm)

\centerline(\LARGE\bf Résumé)
\vspace(5mm)

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la modélisation des phénomènes naturels
pour une instrumentation en un système de réalité virtuelle. Elle fournit les
prémices d'une méthodologie de modélisation des systèmes complexes en vue de leur simulation, dite modélisation énactive.
La thèse que nous défendons porte sur trois idées principales :
\begin(enumerate)
\item la modélisation traduit une praxis humaine.
\item les phénomènes sont modélisés en tant qu'entités autonomes.
\item les interactions entre les entités passent par un milieu qui est créé et fa\c conné par les entités elles-mêmes.
\end(enumerate)

Premièrement, la modélisation est une activité humaine qui traduit implicitement et doit traduire explicitement une cause finale à la modélisation. Les phénomènes modélisés sont les affordances d'un utilisateur du modèle.

Deuxièmement, l'autonomisation des modèles, consistant à donner au modèle du phénomène naturel
des capacités de perception, d'action et d'adaptation, est une solution pragmatique efficace
pour la modélisation d'un système complexe où de nombreux modèles doivent interagir de multiples fa\c cons.

Troisièmement, en déléguant aux modèles la fabrication du milieu dont ils ont besoin pour déterminer leurs interactions,
nous pouvons simuler dans un même environnement virtuel des modèles liés à des échelles phénoménologiques
très différentes les unes des autres, sans passer par un maillage apriori de l'espace-temps,
tout en respectant, par exemple, les lois de conservations en physique.

Ces hypothèses conceptuelles sont traduites en un modèle formel pragmatique, dans lequel nous formalisons
des notions d'objet actifs, d'entité autonome et d'organisation énactive. La formalisation fournit une méthode de modélisation
des phénomènes naturels et d'instrumentation de ces modèles permettant au concepteur de simuler en réalité virtuelle
le système multi-modèles à tout moment de la création.

Nous appliquons ces idées pour réaliser une animation interactive de la surface de la mer.
Le système de réalité virtuelle générant les états de mer doit pouvoir
être utilisable par des marins et être crédible aux yeux des océanographes.
Le modèle obtenu se nomme IPAS (Interactive Phenomenological Animation of the Sea)
et permet l'animation d'un plan d'eau de plusieurs kilomètres carrés.
IPAS intègre, d'une part les notions marines
de groupe de vagues, de déferlement, de vent synoptique de vent local, de courant et de bathymétrie,
d'autre part les notions physiques de conservation de l'action, de stress du vent, de réfraction des vagues de gravités
lors des interactions vagues/déferlements/vents/courants/bathymétrie.
Les simulations ont lieu en temps réel et ne néces\-sitent aucun pré-calcul.

Cette thèse sur la manière de simuler des phénomènes naturels, ouvre de nombreuses perspectives à venir.
On pourra, par exemple,
\begin(enumerate)
\item utiliser le modèle de mer IPAS pour la réalisation d'un environnement virtuel dédié à la sécurité civile (maritime) ou à la pratique de la compétition en voile,
\item consolider la validité océanographique d'IPAS et enrichir le modèle en réalisant des expériences virtuelles d'évolution d'états de mer et les comparer avec des résultats théoriques ou expérimentaux,
\item prouver son équivalence formelle avec les méthodes numériques classiques de résolution des systèmes d'équations différentielles,
lorsque les entités sont des interactions entre des volumes élémentaires
devant respecter les mêmes lois physiques que celles ayant permis d'établir les équations.
\item utiliser la méthode de modélisation pour d'autres phénomènes que la surface de la mer (hydrologie, météorologie, sismologie, biochimie, biologie, pédagogie, sociologie, économie)
\end(enumerate)
Fichier principal
Vignette du fichier
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Format : Autre

Dates et versions

tel-00007695 , version 1 (09-12-2004)
tel-00007695 , version 2 (22-12-2004)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00007695 , version 2

Citer

Marc Parenthoën. Animation phénoménologique de la mer --- une approche énactive ---. Modélisation et simulation. Université de Bretagne occidentale - Brest, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00007695v2⟩
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