A Contribution to modeling and managing multiple levels of description in a computer simulation
Application to aquatic ecosystems
Penicillo haere, nam scalas aufero
Contribution à la modélisation et à la prise en compte informatique de niveaux de descriptions multiples.
Application aux écosystèmes aquatiques
Penicillo haere, nam scalas aufero
Résumé
Most sciences use simulation in their usual cycle of self-construction. The focus of our work is improving the handling of multiple scales in computer simulations. We have therefore to understand how different sciences build themselves, and how this epistemology relates to simulation.
The present work therefore starts with a chapter summing up various epistemological tendencies and endeavors to link them to our present goal. The second chapter more specifically presents what is meant by multiple scales or level of description in different scientific work, with an emphasis on what is closer to our future main application, hydrodynamics in ecosystems model.
Chapter 3 presents the early application that in fact prompted the present work, a system meant to improve intelligibility in a written communication system during emergency situations, by using the shape and the dynamics of the discourse itself to help summing up the semantics.
Follows afterwards a summing up of what ecology delves into, the importance of fluxes in modern ecosystems model, and the main approaches of fluid flow modeling in current hydrodynamics. This leads to the relative novelty of our work, which is an application to handling different scales in a fluid flow simulation, with a view to integration in a more complex ecosystems simulation. We use a standard model called vortex based upon which we apply two different schemes to detect structures or organizations in the midst of the simulation. One of these leads to the replacement of the basic particles that self-organized to a new simulation entity that represents this organization or structure. The metaphorical social life of these entities can lead to the creation of still new scales of description, in a iterative theoretical upper open-ended way.
We conclude with the integration of an article (in English) that emphasizes how this work will lead to a more developed ecosystems simulation, and what the ties are.
The present work therefore starts with a chapter summing up various epistemological tendencies and endeavors to link them to our present goal. The second chapter more specifically presents what is meant by multiple scales or level of description in different scientific work, with an emphasis on what is closer to our future main application, hydrodynamics in ecosystems model.
Chapter 3 presents the early application that in fact prompted the present work, a system meant to improve intelligibility in a written communication system during emergency situations, by using the shape and the dynamics of the discourse itself to help summing up the semantics.
Follows afterwards a summing up of what ecology delves into, the importance of fluxes in modern ecosystems model, and the main approaches of fluid flow modeling in current hydrodynamics. This leads to the relative novelty of our work, which is an application to handling different scales in a fluid flow simulation, with a view to integration in a more complex ecosystems simulation. We use a standard model called vortex based upon which we apply two different schemes to detect structures or organizations in the midst of the simulation. One of these leads to the replacement of the basic particles that self-organized to a new simulation entity that represents this organization or structure. The metaphorical social life of these entities can lead to the creation of still new scales of description, in a iterative theoretical upper open-ended way.
We conclude with the integration of an article (in English) that emphasizes how this work will lead to a more developed ecosystems simulation, and what the ties are.
Nombre de sciences utilisent la simulation comme outil de modélisation. Le but de notre travail est d'améliorer la prise en compte d'échelles multiples dans une simulation informatique. Il nous faut donc comprendre comment les sciences se construisent, et le rapport qu'entretiennent cette épistémologie et la simulation.
Cette thèse commence donc par un chapitre résumant différentes tendances épistémologiques et s'efforce de les rattacher à la tâche qu'on s'est fixé. Le deuxième chapitre présente de manière plus spécifique ce qu'on peut vouloir dire par « échelles multiples » ou « niveau de description » dans différents travaux scientifiques, en insistant plus particulièrement sur ce qui sera notre application principale, l'hydrodynamique et les écosystèmes.
Le chapitre 3 présente alors l'application qui a donné naissance au travail actuel, qui est un système destiné à améliorer l'intelligibilité dans un système de communications écrites entre gestionnaires d'une situation de crise, en utilisant la forme et la dynamique du discours pour aider à résumer sa sémantique.
Vient ensuite un résumé de ce dont traite l'écologie, de l'importance des flux dans les modèles actuels d'écosystèmes, et des tendances les plus répandues actuellement dans la modélisation d'écoulement fluide. Ceci nous amène dans le chapitre 5 à la description d'une application qui s'efforce de gérer différentes échelles dans une simulation d'écoulement fluide, en gardant à l'esprit une intégration ultérieure dans une simulation d'écosystème plus générale. Nous utilisons comme base un modèle dit particulaire sur lequel nous appliquons deux méthodes pour détecter des structures ou des organisations au cours de la simulation. Une de celle-ci permet le remplacement des particules de bases qui se sont auto-organisées par une nouvelle entité qui représente la structure en question. La vie sociale subséquente de cette nouvelle entité de simulation peut ensuite mener à la création d'encore nouvelles échelles, et ce d'une manière itérative sans limité supérieure théorique.
Nous terminons avec un article en anglais qui commence à expliciter comment ce travail mènera à une simulation d'écosystème plus générale.
Cette thèse commence donc par un chapitre résumant différentes tendances épistémologiques et s'efforce de les rattacher à la tâche qu'on s'est fixé. Le deuxième chapitre présente de manière plus spécifique ce qu'on peut vouloir dire par « échelles multiples » ou « niveau de description » dans différents travaux scientifiques, en insistant plus particulièrement sur ce qui sera notre application principale, l'hydrodynamique et les écosystèmes.
Le chapitre 3 présente alors l'application qui a donné naissance au travail actuel, qui est un système destiné à améliorer l'intelligibilité dans un système de communications écrites entre gestionnaires d'une situation de crise, en utilisant la forme et la dynamique du discours pour aider à résumer sa sémantique.
Vient ensuite un résumé de ce dont traite l'écologie, de l'importance des flux dans les modèles actuels d'écosystèmes, et des tendances les plus répandues actuellement dans la modélisation d'écoulement fluide. Ceci nous amène dans le chapitre 5 à la description d'une application qui s'efforce de gérer différentes échelles dans une simulation d'écoulement fluide, en gardant à l'esprit une intégration ultérieure dans une simulation d'écosystème plus générale. Nous utilisons comme base un modèle dit particulaire sur lequel nous appliquons deux méthodes pour détecter des structures ou des organisations au cours de la simulation. Une de celle-ci permet le remplacement des particules de bases qui se sont auto-organisées par une nouvelle entité qui représente la structure en question. La vie sociale subséquente de cette nouvelle entité de simulation peut ensuite mener à la création d'encore nouvelles échelles, et ce d'une manière itérative sans limité supérieure théorique.
Nous terminons avec un article en anglais qui commence à expliciter comment ce travail mènera à une simulation d'écosystème plus générale.
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