Thèse soutenue

Emergence de dynamiques évolutionnaires dans une approche multi-agents de plantes virtuelles

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Auteur / Autrice : Stefan Bornhofen
Direction : Claude Lattaud
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Informatique
Date : Soutenance en 2008
Etablissement(s) : Paris 11
Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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De par son enjeu économique et écologique important, l'étude des relations des êtres vivants entre eux et avec leur environnement est un défi majeur de la biologie. L'un des aspects fondamentaux de cette recherche est la variation des organismes à l'échelle de l'évolution. En effet, les mécanismes d'adaptation sont non seulement d'un intérêt théorique pour l'explication des origines de la biodiversité, mais leur compréhension contribue notamment à la préservation des écosystèmes actuels. Le travail de cette thèse s'inscrit dans le cadre de la vie artificielle, domaine scientifique destiné à l'étude du vivant par la création de phénomènes similaires dans des systèmes de synthèse. La problématique est centrée sur les dynamiques que l'évolution produit dans les communautés de plantes. Le but de la recherche consiste à explorer l'impact des forces évolutionnaires, selon l'environnement rencontré, sur les traits essentiels d'un végétal. La problématique générale de cette thèse se décline en trois axes majeurs. Le premier axe porte sur l'évolution de la morphologie végétale et ses variations en fonction des contraintes du milieu. Le deuxième axe concerne les adaptations de traits physiologiques, notamment au niveau de l'investissement des ressources, à différents paramètres de l'environnement. Le troisième axe s'attache à l'étude d'un système évolutionnaire du point de vue fondamental, dans l'optique de comprendre son comportement et d'améliorer sa performance. Afin de répondre aux objectifs fixés, un modèle de plantes virtuelles fondé sur le paradigme multi-agents est conçu. Il intègre une représentation morphologique ainsi qu'un ensemble de processus physiologiques liés à l'assimilation et à l'allocation de ressources. Un génome artificiel, encodant des caractéristiques de croissance mutables, permet aux plantes de s'adapter, au fil des générations, aux conditions de leur milieu. Une plateforme de simulation est développée pour conduire des expériences basées sur ce modèle. Les résultats obtenus par simulation sont systématiquement soumis à une comparaison critique avec des dynamiques analogues du milieu biologique, tant au niveau d'observations directes chez les plantes réelles qu'à celui d'hypothèses sur les mécanismes de l'évolution naturelle. La concordance entre les résultats expérimentaux et les phénomènes naturels correspondants atteste la valeur du modèle des plantes virtuelles en tant qu'outil complémentaire de recherche dans le domaine de la biologie évolutive.