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Projet de Recherche: Université René Descartes de Paris 5

Présentation

Après avoir effectué un stage de 6 mois dans le laboratoire LIAP5, j'ai débuté un projet de recherche sous la direction de Claude Lattaud et en collaboration avec Stefan Bornhofen. Ce projet a été effectué au sein du Laboratoire LIAP5 à Paris 5 qui travaillait sur un simulateur de plantes virtuelles dans un écosystème simulé. Le projet Darwin's Park, anciennement appelé Perelin (du nom de la forêt dans Une histoire sans fin) est issu d'une ancienne plateforme de recherche du même laboratoire et ayant été optimisée.
Cette nouvelle plateforme a été entièrement codée en C++ / C++ managé.

But

La plateforme Darwin's Park est une plateforme de croissance de plantes virtuelles dans un environnement simulé. Cette plateforme est innovante dans ce milieu de recherche car elle possède un modèle simplifié de croissance et d'évolution de plante. En effet, ce modèle basé sur le concept de vie artificielle, combine un modèle morphologique basé sur les L-System à un écosystème virtuel 3D fournissant lumière et minéraux aux plantes. Les plantes ont un bagage génétique propre et peuvent se reproduire via les graines qu'elles produisent quand leur fleurs sont pollinisées. Leurs rejetons auront ainsi un bagage génétique muté de leur parent et l'évolution génétique amènera les plantes à s'adapter à leur milieu pour survivre et se développer.
Le but de ce projet était d'intégrer un modèle proies-prédateurs à cet écosystème en intégrant entres autres des créatures virtuelles. Ces créatures pouvaient intéragir entres elles sur un système multi-agent classique. Le but était de faire émerger un comportement du groupe de créatures.

Darwin's Park

Voici une vidéo de présentation du type de simulations effectuées par le logiciel :

Les plantes peuvent réagir à différents stimulis tels que la lumière, les minéraux ou bien des obstacles physiques :

Elles possèdent toutes un code génétique propre qui peut évoluer. Ainsi, leur morphologie peut totalement varier d'une plante à l'autre en fonction des besoins qu'elle développe. Par exemple, une plante peut développer de grandes feuilles pour récupérer d'avantage de lumière.

Bibliographie

Après mon stage de fin d'étude, j'avais déjà effectué un travail bibliographique non négligeable sur les domaines qui allait me servir pour ce projet. J'ai donc commencé ce projet par un travail bibliographique approfondi sur les thèmes suivants:

J'ai d'ailleurs fait un premier résumé sur papier de la première partie de ce travail bibliographique.

Modélisations

J'ai ensuite commencé à chercher un modèle permettant de mettre en oeuvre mes premières créatures dans le monde virtuel. J'ai par ailleurs aussi écrit un résumé d'un premier modèle. Ce modèle met en oeuvre un réseau de neurones pour le comportement de la créature. De plus, le génôme de la créature inclus également une partie de ce réseau de neurones, ce qui était assez innovant dans la matière.

Idées d'Expériences pour première publication

Une fois ce modèle mis en place, j'ai commencé à l'implémenter sur la plateforme. Puis j'ai cherché des idées de premières expériences pour valider mon modèle. A terme, ces expériences devaient mener à une première publication.

Résultats

Pendant 1 an je me suis familiarisé avec la plateforme Darwin's Park et j'y ai ajouté quelques fonctionnalités :

Après quelques réglages, les premières expériences s'avéraient plutot concluantes. En effet, après quelques génération de populations de créatures, celles-ci parvenaient à s'orienter correctement vers la nourriture et à se reproduire.