Un modèle pour la composition d'applications de visualisation et d'interaction continue avec des simulations scientifiques

A model for composing applications of visualization and continuous interaction with scientific simulations

• Auteur / Autrice : Ahmed Turki
• Direction : Sébastien Limet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 08/03/2012
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies (Orléans ; 2009-2012)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique fondamentale d'Orléans (Orléans ; 1987-....) - Laboratoire d'Informatique Fondamentale d'Orléans
• Jury : Président / Présidente : Mirian Halfeld Ferrari Alves
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Limet, Mirian Halfeld Ferrari Alves, Christian Perez, Benoît Baudry, Sophie Robert, Bruno Raffin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christian Perez, Benoît Baudry

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes virtuels (informatique)

Simulation par ordinateur

Mots clés libres

Visualisation scientifique

Programmation par composants

Scientific visualization

Component-based development

Résumé

La simulation informatique est un outil incontournable dans les sciences expérimentales. La puissance de calcul croissante des ordinateurs associée au parallélisme et aux avancées dans la modélisation mathématique des phénomènes physiques permet de réaliser virtuellement des expériences de plus en plus complexes. De plus, l'émergence de la programmation GPU a considérablement accru la qualité et la rapidité de l'affichage. Ceci a permis de démocratiser la visualisation sous forme graphique des résultats de simulation. La visualisation scientifique peut être passive : l'utilisateur peut suivre l'évolution de la simulation ou bien observer ses résultats après que le calcul soit terminé. Elle peut aussi être interactive lorsque le chercheur peut agir sur la simulation alors qu'elle se déroule. Créer de telles applications complexes n'est cependant pas à la portée de tout scientifique non informaticien. La programmation par composants est, depuis des années, mise en avant comme une solution à ce problème. Elle consiste à construire des applications en interconnectant des programmes exécutant des tâches élémentaires. Ce mémoire présente un modèle de composants et une méthode de composition d'applications de visualisation scientifique interactive. Elle s'intéresse, en particulier, à la conciliation de deux contraintes majeures dans la coordination de ces applications : la performance et la cohérence.

Computer simulation is an essential tool in experimental sciences. The increasing computing power, parallelism and the advances in the mathematical modeling of physical phenomena allow to virtually run always more complex experiments. In addition, the rise of GPU programming has greatly increased the quality and performance of display. This has allowed to spread the graphical visualization of simulation results. Scientific visualization can be passive: the user can only follow the simulation's progress or observe its results when it is done. It can also be interactive in which case the researcher can act on the simulation while it is running. Creating such complex applications can, however, be tedious for non-computer-scientists. Component-based development is, for years, highlighted as a solution to this problem. It consists in building applications by interconnecting small programs completing elementary tasks. This thesis presents a component model and a method for composing interactive scientific visualization applications. It particularly focuses on the balance between two major constraints of these applications: performance and coherence.