Construction d’un environnement de simulation multi-agents pour l’étude de la dynamique d’une population de rongeurs dans la forêt de Bandia.

Contexte : Les recherches en biologie et en écologie nécessitent la prise en compte de multiples facteurs pour expliquer la dynamique des populations d’organismes dans leur milieu naturel. Ces dynamiques s’expriment en plus dans des espaces variables qu’il est nécessaire d’appréhender. Pour permettre la compréhension des relations entre tous ces facteurs on peut recourir au développement de modèles informatiques qui représentent simultanément ces éléments et les mettent en relation dans des simulations.  La technologie des systèmes multi-agents[1], issue de l’intelligence artificielle, permet de construire de tels modèles.

Dans la réserve de Bandia, des recherches en écologie ont été menées depuis une cinquantaine d’années sur les populations de rongeurs et le milieu dans lequel elles vivent. Ce sujet propose de développer l’approche de modélisation informatique sur ce cas d’étude.

Problématique : Ce stage vise à la construction et à la mise en œuvre d’un modèle de la dynamique spatiale des populations de rongeurs dans ce site. Ce travail sera réalisé dans le cadre d’un binôme avec un étudiant de M2 en écologie qui sera chargé d’acquérir et rassembler la connaissance de terrain sur ce thème. Le modèle informatique formalisera l’ensemble des éléments acquis et nécessaires pour représenter les rongeurs, leur environnement, leur évolution et leur déplacement dans le temps. Il simulera d’autre part les protocoles scientifiques ayant permis l’acquisition des données de terrain afin de valider les résultats issus du modèle. Les résultats de simulation seront à terme confrontés aux données réelles.

Formalisme : Chaque type d’entité (rongeur, prédateur, terrier, sol, végétation, etc.) sera représenté sous forme d’objets et mis en relation avec les autres. Le déplacement des rongeurs sera modélisé sur la base d’un parcours de graphe. La plate-forme existante est fondée sur une architecture trois tiers, les développements porteront sur les trois étages données-métier-présentation. Méthode :  on s’attachera particulièrement à la robustesse du modèle (encapsulation, parcimonie, documentation des procédures).

Techniques utilisées : la programmation java constituera l’essentiel de l’activité. On utilisera l’environnement de développement Eclipse (http://www.eclipse.org/) et la plate-forme de simulation Repast Simphony (http://repast.sourceforge.net/). Les éléments de base nécessaires à la construction du simulateur sont déjà mis en place dans le cadre de la plate-forme de modélisation SimMasto en cours de développement (http://simmasto.org). Un travail de bibliographie sera réalisé pour perfectionner la connaissance spécifique sur l’approche objet, la programmation multi-agents et la modélisation informatique d’écosystèmes.

Modalités de travail lors du stage : le stage se déroulera au laboratoire de bio-informatique de l’UCAD et au CBGP (lab. BIOPASS) de Dakar-Bel Air. Comme indiqué, il sera réalisé en binôme avec un étudiant M2 du département de biologie de l’UCAD. Un des responsables du stage se trouve en France, il effectuera un séjour de deux mois en juin-juillet au CBGP de Dakar pour organiser l’équipe et mettre en place le travail. La communication sera ensuite réalisée par courriel et visio-conférences régulières jusqu’à la préparation de la soutenance lors de laquelle le responsable en France effectuera une mission au Sénégal pour assurer un rendu de qualité.

Références citées

ž          Ferber J., 1999. Multi-agent systems - An introduction to distributed artificial intelligence. Addison-Wesley, Arlow, Great Britain, 509 p.

ž          Bian, L., 2003. The representation of the environment in the context of individual-based modelling. Ecological Modelling, 159:279–296.

ž          Grimm, V., Railsback, S.F., 2005. Individual-based Modeling and Ecology. Princeton University Press, Princeton N.J

ž          Michel, F., Ferber, J. and A. Drogoul (2009) Multi-Agent Systems and Simulation: a Survey From the Agents Community’s Perspective. In: Multi-Agent Systems: Simulation and Applications, CRC Press - Taylor & Francis (Ed.) (2009) 47