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Bernard Moulin

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L'informatique à la rescousse de la nature

 
Au cours de l’été 1999, un mystérieux virus tropical fait son apparition en Amérique du Nord. Le Virus du Nil occidental (VNO), un virus potentiellement mortel, s’attaque à la fois aux humains mais surtout aux oiseaux, qui mourront par milliers cette année-là et celles qui suivront, infectés par un moustique porteur de la maladie. D’un bout à l’autre du continent, des chercheurs voient venir l’ennemi. Cela a été le cas de l’équipe de scientifiques pilotée par le professeur Bernard Moulin, du Département d’informatique et de génie logiciel de l’Université Laval. Avec l’appui de l’INSPQ (Institut national de santé publique du Québec), Bernard Moulin et ses collègues ont démarré, en 2005, un ambitieux projet de simulateur capable de prédire la progression du Virus du Nil occidental au Québec.
 
« Il s’agit en fait d’un simulateur virtuel d’aide à la décision, précise Bernard Moulin. À l’heure actuelle, les spécialistes en santé environnementale ne disposent pas d’outil leur permettant d’évaluer les zones à risque en fonction des interventions. C’est-à-dire qu’on se base uniquement sur les moustiques capturés dans des cages et le dépistage des oiseaux morts pour déclencher des actions préventives. »
 
L’outil de géosimulation sur lequel travaille l’équipe du professeur Moulin  permet de simuler les conséquences d’opérations d’épandage de larvicides en fonction de facteurs comme l’évolution des populations d’oiseaux et d’insectes, la température et les précipitations de pluie. D’où on pourrait envisager à moyen terme une lutte plus efficace et plus ciblée contre le Virus du Nil occidental.
 

Modéliser l'évolution des populations d'oiseaux et d'insectes


Pour ce faire, les chercheurs ont employé le simulateur MAGS (Multi Agent Geo Simulation) mis au point par l’équipe de Bernard Moulin. MAGS est en fait une plateforme logicielle permettant la création d’espaces géographiques virtuels (en 2D et 3D) dans lesquels des milliers d’agents peuvent circuler. « Pour le projet du VNO l’idée était de réussir à modéliser les déplacements des corvidés (corneilles) et des moustiques (culex pipiens) porteurs de la maladie à partir des données disponibles », explique le chercheur. Un véritable travail de titan.
 
« D’abord, nous avons dû comprendre comment fonctionnait le processus de transmission de la maladie, dit-il. Heureusement, notre étude ne prenait pas en compte le facteur humain : nous nous sommes concentrés sur les corneilles et les moustiques, ce qui était plus facile pour nous. »
 
Par ailleurs, cette simulation devait se faire dans un environnement cartographique virtuel représentant un large territoire, soit le sud du Québec, et selon divers scénarios climatiques et de traitements de larvicides. L’équipe a ensuite dû développer un modèle conceptuel (environnement cartographique virtuel), après avoir posé certaines hypothèses afin de décrire la dynamique des populations de moustiques et de corneilles ainsi que leurs interactions.
 
« Techniquement, nous avons créé une carte intelligente des zones où évoluent les moustiques qui simule le passage de groupes de corneilles dans des zones où elles pourraient potentiellement être infectées par des moustiques porteurs du VNO, explique-t-il. La simulation couvre une période de plusieurs mois, simulant les déplacements journaliers des corneilles aux environs de ce qu’on appelle des dortoirs (lieux de rassemblement nocturne des oiseaux). On peut fixer divers jours d’épandage de larvicides dans les diverses municipalités, ou simuler différentes conditions météo (température, fortes pluies, etc.). Ainsi, on obtient une lecture plus juste de la situation, permettant aux autorités de prévoir les conséquences d’interventions ciblées. »
 

Simuler les opérations de contrôle des feux de forêts

 
Loin de se limiter à ce projet, l’équipe du professeur Moulin a collaboré avec la SOPFEU - la Société de protection des forêts contre le feu – pour développer un logiciel de géosimulation capable de simuler des opérations de contrôle de feux de forêts.
 
« Les équipes de la SOPFEU ont d’immenses territoires à couvrir et le problème qu’elles rencontrent vient du fait qu’il est extrêmement difficile d’évaluer ou de prévoir comment va se comporter et évoluer un incendie en plein cœur d’une forêt, explique Bernard Moulin. Nous avons donc développé un outil informatique pour les aider dans leur prise de décision. »
 
Par exemple, le logiciel peut permettre au commandant d’une brigade de déterminer à quel endroit établir un espace coupe-feu à l’aide de bulldozers. Ici encore on utilise des agents logiciels qui simulent des bulldozers avançant dans un espace virtuel représentant la région concernée. Les agents ont accès aux données spatiales et peuvent tenir compte du terrain dans leur avancée. Ils surveillent aussi virtuellement l’avancée du feu, qui est simulée dans le monde virtuel grâce à des calculs faits par une librairie spécialisée (Prometheus) développée par un organisme canadien (Alberta Resource Development)
 
« Grâce à ces outils, nous sommes maintenant en mesure de simuler l’évolution d’un feu forêt à même l’environnement virtuel, poursuit le chercheur. Les agents établissent des trajectoires pour la ligne coupe-feu en tenant compte d’une multitude de facteurs. Cela permettrait au commandant de mieux choisir par où faire passer les bulldozers, mais aussi de tenir compte de scénarios liés aux conditions météorologiques comme par exemple, le vent qui gagne en force ou change de direction. »
 

La géosimulation appliquée aux centres commerciaux


Mais les logiciels de géosimulation ne servent pas qu’à prévoir, éviter ou contenir d’éventuelles catastrophes naturelles. La géosimulation peut également être appliquée à une foule d’autres problèmes, comme les déplacements de foule dans une ville ou même dans un centre commercial, précise le chercheur. Mais l’intérêt demeure toutefois le même : aider à la prise de décision.
 
C’est dans cette optique que l’équipe de Bernard Moulin s’est lancée dans un projet inusité il y a quelques années à Place de la Cité, un important centre commercial de Québec. L’idée était de comprendre et d’analyser, toujours grâce à un logiciel de géosimulation, les déplacements des consommateurs à l’intérieur du centre commercial.
 
« À travers la simulation, nous en sommes venus à élaborer un outil qui nous a permis de colliger une foule de renseignements, explique Bernard Moulin. Cela nous a permis d’évaluer comment une éventuelle réorganisation de l’espace (changement de place de magasins) pourrait affecter le comportement des consommateurs, en tenant compte de leurs déplacements dans le centre commercial. Dans le cas d’un centre commercial, des telles analyses pourraient être très utiles en estimant l’achalandage dans les diverses parties du centre commercial. En effet, le loyer que paie un commerçant est souvent fixé en fonction de l’achalandage. Les gestionnaires pourraient alors justifier certaines décisions. »
 
À l’heure actuelle, l’équipe travaille à appliquer le même type de simulation sur le trafic routier dans les grandes villes pour en évaluer les impacts notamment sur la congestion.
 
« Le défi est de reproduire dans un environnement géographique virtuel comme celui de la grande ville de Québec, une grande population virtuelle (plusieurs centaines de milliers de personnes), avec les lieux de résidence, les lieux de travail ou d’étude, les lieux de magasinage, etc. On doit aussi tenir compte de ce qu’on appelle les ménages (le fait que les personnes vivent en famille et partagent certaines ressources). »
 
« Au-delà de la conception du géo-simulateur multi-agent, poursuit-il, le défi est de trouver les données qui nous permettent d’alimenter de telles simulations. Nous avons dû transformer des données de l’enquête Origine-Destination du ministère des Transports, des données de divers géorépertoires et d’annuaires professionnels de la ville de Québec. Toutes ces données doivent être traitées, transformées et vérifiées avant d’être mises dans une forme utilisable dans le système de géo-simulation. Actuellement, nous sommes capables de simuler les déplacements de centaines de milliers de personnes dans notre géosimulateur pour certaines périodes de la journée. Un travail considérable au niveau de l’analyse des données, mais aussi un petit défi technologique relevé pour faire un géo-simulateur très efficace. Avec un tel outil, on peut simuler le trafic routier et déterminer par exemple comment se bâtit la congestion. Plusieurs applications sont alors envisageables. Par exemple, on pourrait envisager des scénarios de crise en milieu urbain en tenant compte des lieux d’activités de la population au cours de la journée»
 
« Par exemple, poursuit-il, l’un d’eux porte sur un black out sur la ville : un jeudi d’hiver à 17 heures, une période fort achalandée et où l’on compte un flot important de déplacements sur les routes. Il fait noir, les feux de circulation et les lampadaires ne fonctionnent plus. Les gens pensent tous à rentrer chez eux, à partir de leur lieu de travail, à quitter les centres commerciaux, les parents pensent à aller chercher leurs enfants à la garderie avant de rentrer chez eux, etc. La géosimulation nous permet de savoir où sont localisées ces personnes au moment du black out : les agents ont alors le but de rejoindre leur lieu de résidence. Actuellement, nous ne simulons que les déplacements en voiture (à cause de données de l’enquête OD), mais à terme on espère pouvoir tenir compte des déplacements en autobus. La géosimulation permet alors de voir comment et à quelle vitesse vont se développer les zones de congestion et d’engorgement et de déterminer quels seront les lieux critiques. Une fois complété, notre logiciel pourrait aider les autorités à mieux faire face à ce genre de crise en identifiant à l’avance les lieux névralgiques où il serait important d’envoyer les équipes d’urgence (policiers).»
 

Bâtir un e-Gouvernement en Afrique


Français d'origine - arrivé à l'Université Laval en 1981 – ce passionné d’intelligence artificielle a eu souvent l'occasion de retourner outre-Atlantique ces dernières années. C’est que Bernard Moulin a accepté un défi sans précédent pour lui, soit intégrer une équipe de chercheurs dans le développement d’une approche de e-gouvernement municipal, dans la ville de Fès, au Maroc. « J’ai été attiré par le fait que ce projet allait induire de profonds changements sociaux et c’est justement ce qui s’est passé», témoigne-t-il.
 
Contexte : L’exemple choisi est celui de l’état civil. Pour la grande majorité les citoyens marocains doivent se rendre dans des bureaux d’état civil situés dans leurs quartiers de naissance dans les villes comme Fès. Ces bureaux, comme tous les services municipaux, sont encore au stade manuel. « Les données sont écrites à la main dans les registres d’état civil par des employés et quand un citoyen a besoin de plusieurs copies de documents (ex : certificats de nationalité, feuille d’état civil), un employé doit les écrire à la main. Vous imaginez le temps que cela peut prendre, souligne le chercheur Le projet que nous avons développé a permis d’informatiser tout le processus - pensez seulement au défi de la saisie de registres écrits à la main en arabe, suivant des formats très variables suivant les époques. » Maintenant, les citoyens de plusieurs quartiers de Fès peuvent accéder à ces services gouvernementaux en ligne ou bien rendre au bureau d’état civil où les employés utilisent le système informatisé.
 
« Nous avons même créé un kiosque que les citoyens peuvent utiliser pour formuler leurs requêtes de documents. Ceci permet de diminuer les temps d’attente au comptoir, mais aussi de familiariser tranquillement la population avec ce genre de service, et donc de leur faciliter le passage à l’utilisation de services en ligne. »
 
« Dans une communauté où la moitié des gens sont illettrés, c’était tout un défi, se rappelle Bernard Moulin. Mais nous l’avons relevé avec beaucoup de détermination! Le taux de satisfaction envers ce cybergouvernement est très élevé, comme nous avons pu le mesurer par enquêtes auprès des citoyens.
 
Il était donc d'autant plus fier d'avoir vu ce projet remporter honneurs et distinctions, notamment le Prix TIGA pour l’utilisation de la technologie dans l’administration en Afrique, à Addis-Abeba en mai 2007, en plus du prestigieux Prix de l’Organisation des Nations Unies en matière de service public.
 
Financé par le programme ACACIA du Centre de Recherches pour le Développement International (CRDI) et mis en oeuvre par l’Université Al-Akhawayn d’Ifrane en partenariat avec l’Université Laval, le projet e-Fès a donc consisté en la mise à l’essai d’un modèle de cybergouvernement en collaboration avec l’administration municipale de Fès qui s’avère un réel succès. Et il y avait du Bernard Moulin là-dessous!
 

Transmettre et développer le savoir sur l'intelligence artificielle


Même surchargé de projets, Bernard Moulin n’hésite pas à élargir les horizons de ses intérêts et à entraîner ses étudiants dans son sillage. « L’intelligence artificielle est pour moi une grande passion, dit-il. Mais il est primordial pour moi de transmettre mes connaissances à mes étudiants afin  de les amener eux-aussi à pousser encore plus loin la recherche, à faire de nouvelles découvertes qui vont changer le monde. »
 
Toujours viser plus haut, ce doit être aussi ça, sa définition non avouée de l’intelligence artificielle!