News Informatique : juin 2012

La réalité virtuelle au service de la formation : un outil prometteur

Au sein du Département Intelligence Ambiante et Systèmes Interactifs (DIASI) du CEA/LIST, les chercheurs du Laboratoire de Simulation Interactive (LSI) développent des travaux autour de la simulation. Autrement dit, ils reproduisent des phénomènes physiques de manière interactive, l’objectif étant de permettre à un opérateur humain non seulement de visualiser ces phénomènes mais de pouvoir interagir avec eux. Aussi la simulation interactive présente-t-elle un grand intérêt dans le domaine de la réalité virtuelle. C’est ainsi que dans le cadre du projet Descartes, piloté par Thales, labellisé par le pôle de compétitivité Systematic Paris Région et financé en partie par le Fonds Unique Interministériel (FUI), un projet d’une durée de 42 mois qui vient de s’achever, les chercheurs du LSI ont développé, en collaboration les pompiers du centre CEA de Fontenay-aux-Roses, un outil qui permet à celui qui l’utilise d’être en immersion dans une rame de RER accidentée, et de s’y déplacer à la lueur de la lampe frontale fixée sur son casque afin d’effectuer une reconnaissance. Outil idéal pour la formation des pompiers, un système similaire pourrait à terme séduire également d’autres secteurs, et en particulier l’Education nationale.

« Imaginez que l’on simule un écoulement de fluide. On souhaitera alors pouvoir y plonger une main afin d’observer comment celle-ci perturbe cet écoulement », déclare Philippe Gravez, chercheur au sein du Laboratoire de Simulation Interactive du CEA/LIST. Eh bien l’exercice auquel se sont livrés les chercheurs du CEA dans le cadre du projet Descartes, c’est un peu la même chose, à la seule différence que là, c’est un être humain, en l’occurrence un pompier, qui a été immergé dans un environnement virtuel, à savoir l’intérieur d’une rame de RER qui vient d’être l’objet d’un attentat. Un observateur extérieur verra ce pompier, dans une pièce, équipé de capteurs grâce auxquels le système informatique va être capable de suivre tous ses mouvements. « Ce vrai pompier et les mouvements qu’il effectue servent à animer un pompier virtuel, l’avatar du premier, qui, lui, se déplace dans un environnement virtuel en prenant en compte toutes les contraintes de ce dernier », explique le chercheur du CEA. Autrement dit, pas question pour le pompier de ne pas tenir compte des obstacles, comme la paroi de la rame du RER ou encore les sièges qui s’y trouvent. Ainsi, chaque fois qu’il se produit un contact entre le pompier virtuel et un élément de son environnement, il doit être aussitôt géré, ce qui n’est pas sans difficulté quand on sait qu’un modèle de rame de RER représente des centaines de milliers de polygones. « Il faut donc disposer d’algorithmes suffisamment rapides et d’une puissance de calcul importante pour détecter tous les contacts entre les polygones qui représentent l’humain virtuel et ceux qui représentent la rame dans laquelle il se déplace », précise-t-il.

Notre pompier réel est également équipé d’un casque de vision doté de deux petits écrans qui lui permettent de voir ce que verrait son avatar s’il était projeté dans cet environnement virtuel, les mouvements de ce casque étant traqués par rapport à la scène virtuelle. « Le casque est parfaitement adapté à la situation. En effet, il n’est pas trop lourd. Par ailleurs, les pompiers sont habitués à en porter un. Quant au champ de vision limité qu’il offre, ce n’est pas un problème puisque le pompier ne voit l’environnement que dans le faisceau de sa lampe frontale », indique Philippe Gravez. Ainsi équipé, celui-ci perçoit donc l’environnement virtuel et voit les contacts de ses mains. Grâce à cette vision 3D, il est par conséquent capable d’estimer les distances et de prévoir les contacts. Qui plus est, il ressent ces derniers, des vibreurs ayant été installés dans ses mains. Et que celui-ci vienne à ne pas tenir compte de cet avertissement sensoriel, de toute façon son avatar ne passera jamais à travers les obstacles et ne suivra pas alors tout à fait la progression du pompier.

Fruit d’un véritable partenariat entre les chercheurs du LSI et les pompiers du CEA – « dans ces domaines très appliqués, il n’y a pas de bons résultats sans partenariat fort « , tient à souligner Philippe Gravez – ce projet désormais achevé devrait connaître une suite. Aujourd’hui, les chercheurs s’orientent dans deux directions. La première a pour objectif de trouver une entreprise prête à investir dans le développement de ce produit. D’ores et déjà des discussions sont en cours avec certains partenaires. La seconde part du constat que le rendu des contacts à l’aide de vibrations n’est pas pleinement satisfaisant. D’où l’idée de faire appel à une autre technologie, la réalité augmentée qui, même si le concept sur lequel elle repose est connu depuis déjà longtemps, a enregistré quelques avancées notoires au cours de ces dernières années. « L’idée de la réalité augmentée c’est de pouvoir ajouter des objets virtuels dans un environnement réel », précise le chercheur du LSI. L’objectif de ces chercheurs serait alors d’utiliser une vraie rame de RER, voire une maquette réelle, et d’y recréer certaines conditions, par exemple une fumée virtuelle, un feu virtuel, des bruits virtuels, autrement dit combiner une situation totalement virtuelle à une rame bien réelle. « Le pompier aura alors de vrais contacts avec la rame. En revanche, si un siège brûle à l’intérieur, ce sera virtuel. Or dans ce cas, il semblerait que le potentiel pour un pompier soit beaucoup plus important », observe le chercheur du CEA qui indique que ce type d’applications fait déjà l’objet de travaux mais cette fois-ci pas pour les pompiers.

La réalité virtuelle dans l’Education nationale : bientôt une réalité ?

Car si ce type d’applications pourrait permettre aux pompiers d’appréhender des situations exceptionnelles auxquelles il leur est difficile d’être confronté hormis dans le cadre d’interventions sur le terrain, elle intéresse aussi de vastes secteurs comme l’Education nationale. Des appels d’offres sont en cours dans le cadre des Investissements d’Avenir, ceux-ci visant à développer des outils numériques pour les classes. « Les élèves pourraient alors laisser libre cours à leur imagination puisqu’ils se trouveraient plonger dans un univers virtuel », estime Philippe Gravez. Ce serait pour eux la possibilité de travailler à des échelles qui ne sont pas toutes accessibles, comme celle de l’Univers ou encore celle de l’atome et du monde quantique, mais aussi de manipuler des bâtiments complets dans le cadre de formations aux métiers de ce secteur. « Nous avons d’ores et déjà rencontré des équipes d’enseignants très enthousiastes pour développer ce genre d’outils du futur ». Les chercheurs du LSI sont allés jusqu’à proposer un projet, en collaboration avec les fameux Compagnons du Devoir, visant à développer une formation pour les tailleurs de pierre, « avec la possibilité de pouvoir tester son geste en fonction des propriétés du matériau choisi. Cette démarche présente un intérêt pédagogique considérable puisqu’elle permet un lien fort entre le cours théorique et la partie pratique ». Preuve que l’aventure ne fait que commencer tant les applications potentielles sont immenses.

Source  : Bulletins Electroniques

Qui sont les utilisateurs de « The Pirate Bay » ?

L’université de Lund dirige une étude sociologique sur les internautes partageant et téléchargeant des fichiers en ligne à partir du site « The Pirate Bay ». Plusieurs chercheurs s’intéressent aux relations parfois conflictuelles qui existent entre la diffusion de la culture sur Internet et les réglementations nationales qui encadrent le partage des fichiers.

L’étude s’appuie sur les activités du site « The Pirate Bay » afin de connaître le contenu des fichiers téléchargés et d’étudier le rapport à l’anonymat qu’entretiennent les internautes au cours des téléchargements de fichiers. L’université de Lund a déjà mené une étude similaire en 2011, 75.000 réponses ont été reçues en seulement 72 heures. Cette année, l’université de Lund effectue la même opération pour observer d’éventuels changements et les analyser.

Cette étude s’appuie également sur la décision des fournisseurs Internet britanniques de supprimer l’accès au site « The Pirate Bay ». Le débat sur le partage de fichiers est relancé ainsi que sur les comportements des internautes. Les chercheurs considèrent qu’il s’agit d’une opportunité pour connaître et étudier les dispositifs mis en place par certains internautes pour poursuivre les téléchargements illégaux. L’université de Lund rendra publique cette étude et mettra l’accent sur les différences de pratiques selon les pays.

Source  : Bulletins Electroniques

Un modèle informatique pour améliorer la capture et stockage du carbone

Les technologies de capture et de stockage du carbone suscitent l’intérêt chez de nombreux industriels et législateurs, qui considèrent que le futur énergétique des Etats-Unis ne peut que rester étroitement lié à l’exploitation des énergies fossiles à grande échelle – notamment du charbon pour la production d’électricité, et cherchent à limiter l’impact environnemental des énergies fossiles. Cependant, l’utilisation à grande échelle de ces technologies est encore lointaine, puisque celles-ci sont bien trop coûteuses à l’heure actuelle pour être rentables économiquement sur des installations industrielles.

Le principal problème est que le procédé de capture et de stockage du carbone nécessite beaucoup d’énergie, ce qui fait chuter le rendement et augmente les coûts de la production électrique. Dans cette optique, une équipe de chercheurs de l’Université de Californie Berkeley (UC Berkeley) a conçu un modèle informatique avec pour but d’aider les chimistes à choisir de meilleurs matériaux, plus efficaces et meilleur marché, dans leurs tentatives d’améliorer le rendement énergétique du procédé de capture et stockage de carbone, une priorité de la recherche dans ce domaine.

La capture et le stockage du dioxyde de carbone reste pour l’heure limité à quelques projets pilotes, mais il existe néanmoins plusieurs procédés jugés fonctionnels à l’échelle industrielle. Quelle que soit la voie choisie pour le traitement du dioxyde de carbone (CO2) – pré-combustion, post-combustion ou oxy-combustion, cela implique un traitement supplémentaire ultérieur des rejets de CO2. Les gaz résiduels de la combustion sont ainsi envoyés dans un bain d’amines qui capture le CO2 et le sépare des autres gaz. Les amines sont ensuite portées à ébullition pour récupérer le CO2 et régénérer le solvant. Enfin, le CO2 est compressé et acheminé vers son lieu de stockage. Si ce procédé est relativement efficace pour capturer le CO2, il est en revanche extrêmement coûteux sur le plan énergétique, pouvant consommer jusqu’à un tiers de l’énergie produite par une centrale électrique. « Le procédé actuellement disponible de capture et stockage du carbone présente des problèmes, y compris au niveau environnemental, si vous l’exploitez à grande échelle » déclare Berend Smit, professeur d’ingénierie chimique et biomoléculaire à UC Berkeley, « senior scientist » au Lawrence Berkeley National Laboratory et co-auteur de l’étude.

S’il existe potentiellement des millions d’autres matériaux capables de capturer le CO2, il convient d’évaluer leur efficacité réelle au sein d’un procédé industriel de capture et de stockage de carbone, et il est physiquement et économiquement inconcevable d’envisager tester toutes les possibilités. Le modèle informatique conçu par les chercheurs d’UC Berkeley a pour ambition de faciliter la tâche des chercheurs dans ce domaine.

En 2007, une équipe de chercheurs menée par Michael Deem, professeur de bioingénierie, de physique et d’astronomie à l’université de Rice (Texas) et co-auteur de l’étude, a calculé la structure atomique de millions de zéolites – des composés de dioxyde de silicium poreux – et de structures d’oxyde métalliques, et a rassemblé ses résultats sous forme d’une base de données qui compte aujourd’hui près de 4 millions de structures différentes.

L’équipe du professeur Smit a analysée cette base de données à l’aide de son modèle informatique pour faire ressortir les matériaux les plus adaptés à la capture du carbone. En particulier, les chercheurs ont voulu établir une formule permettant de calculer la consommation d’énergie totale d’un matériau au sein du procédé de capture de carbone, en se basant sur ses coûts énergétiques de capture, de libération et de compression du dioxyde de carbone.

Par cette méthode, l’équipe de recherche a déterminé que des dizaines de zéolites étaient capables de capturer le dioxyde de carbone plus efficacement que les amines actuellement employés. De manière générale, les matériaux solides ont un meilleur rendement énergétique au sein de procédé de capture du carbone, puisqu’ils libèrent le CO2 capturé à une température moindre que les amines. Cependant, il existe de grandes différences parmi les matériaux entre leur capacité à capturer le CO2 et celle à le restituer. Les procédés les plus efficaces devront employer les matériaux ayant le meilleur compromis capture/libération de CO2, déclare Smit. « Nos calculs montrent qu’il est possible de réduire de 30% les pertes d’énergie du procédé en utilisant ces matériaux, ce qui devraient encourager les industriels et les chercheurs à leur accorder de l’intérêt » ajoute-il.

La base de données a été mise en ligne et est accessible aux autres chercheurs [3]. Ces derniers peuvent soumettre la structure d’un matériau qui sera analysée par le modèle informatique de l’équipe du professeur Smit, et qui déterminera si ce matériau offre un avantage en terme énergétique par rapport à ceux utilisés à l’heure actuelle dans le procédé de capture du carbone. Cette base de données devrait également être associée à des logiciels de conception de centrales électriques, afin de pouvoir mieux analyser l’efficacité de certains matériaux novateurs au sein du procédé global.

« Ce qui rend ce modèle unique est que, pour la première fois, il est possible d’orienter la recherche dans le domaine des matériaux et de dire « voici les propriétés que nous voulons, même si nous ne savons pas quel sera le matériau final » déclare Adhoyjit Bhown, cadre technique au Electric Power Research Institute (EPRI) et co-auteur de l’étude. « Auparavant, les chercheurs essayaient de deviner quels matériaux ils devaient étudier, et il n’avait pas de réponse à cette question ».

Source  : Bulletins Electroniques