L'Expérimentation Virtuelle [Le Voyage Virtuel dans l'Espace-Temps]






Jean-François COLONNA
www.lactamme.polytechnique.fr
jean-francois.colonna@polytechnique.edu
CMAP (Centre de Mathématiques APpliquées) UMR CNRS 7641, Ecole Polytechnique, CNRS, 91128 Palaiseau Cedex, France
france telecom, France Telecom R&D

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(Site WWW CMAP28 : cette page a été créée le 23/10/1997 et mise à jour le 28/01/2014 15:06:31 -CET-)



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Mots-Clefs : Anaglyphes, Art et Science, Autostéréogrammes, Chaos Déterministe, Création Artistique, Entrelacs, Erreurs d'arrondi, Expérimentation Virtuelle, Génie Logiciel, Géométrie Fractale, Infographie, Mathématiques, Mécanique Céleste, Mécanique Quantique, Physique, Sensibilité aux Erreurs d'Arrondi, Simulation Numérique, Stéréogrammes, Synthèse de Phénomènes Naturels, Synthèse de Texture, Visualisation Scientifique, Voyage Virtuel dans l'Espace-Temps.



A côté de l'expérimentation que nous qualifions de réelle (qualificatif utilisé ici dans son acception la plus intuitive...), effectuée soit a priori (c'est l'observation des phénomènes naturels), soit a posteriori (pour vérifier -ou réfuter- le pouvoir prédictif de la déduction mathématique), se trouve l'Expérimentation Virtuelle. Elle consiste à étudier le modèle mathématique d'un système, plutôt que ce système lui-même. En règle générale, cette étude se fera à l'aide de programmes informatiques dont l'exécution produira des résultats numériques ou mesures. Le volume des informations alors obtenues est tel, qu'il serait absurde de les présenter à l'expérimentateur sous leur forme brute.

Le passage par la synthèse d'images interactives est incontournable et restitue au sens de la vision son rôle privilégié, trop longtemps négligé et très certainement à l'origine de la curiosité scientifique. Des difficultés analogues se rencontrent d'ailleurs de plus en plus souvent dans les expériences réelles, en particulier dans celles qui mettent en œuvre les grands instruments scientifiques (accélérateurs de particules, télescopes,...) ; elles ne pourront donc que bénéficier des concepts ici décrits. Déjà, dans les applications industrielles, ou les systèmes étudiés sont généralement des objets tangibles, d'énormes difficultés peuvent survenir. Mais c'est bien entendu au niveau de la recherche la plus fondamentale que se trouvent les véritables obstacles. Ainsi, contrairement au contexte de la synthèse d'images "artistique" connue du grand public par les productions cinématographiques à grand spectacle, dans celui de l'Expérimentation Virtuelle ce seront, par exemple, des objets jamais vus (parce qu'invisibles -les atomes -, ou privés d'image -un champ de température-, ou encore inexistants -une structure mathématique -) et de dimension élevée qu'il faudra présenter afin de permettre la compréhension de leur structure et de leur évolution au cours du temps .

Tout ceci conduit évidemment à l'utilisation des techniques de visualisation les plus avancées. Celles de la Réalité Virtuelle semblent actuellement des plus prometteuses. En effet, par leurs possibilités d'immersion (par stimulation de plusieurs des cinq sens), l'expérimentateur virtuel passera du stade d'observateur à celui d'acteur ; il vivra, au sens propre, les expériences qu'il aura modélisées dans la mémoire de ses ordinateurs. Ainsi le rève de H.G. Wells va devenir partiellement réalité. En effet, la machine à explorer l'espace-temps est envisageable, à condition d'accepter le fait qu'elle ne nous véhiculera qu'à l'intérieur de modèles mathématiques mis en images, en sons, en sensations,... Si l'action sur la réalité en soi est alors exclue, en revanche, les portes de toutes les échelles spatio-temporelles et énergétiques connues, nous seront ouvertes.

Ainsi, un voyage de l'infiniment petit à l'infiniment grand devient possible : le monde quantique nous devient accessible , de même que les structures les plus abstraites ou encore des mondes imaginaires reflet de notre réalité et enfin les échelles cosmiques qui défient notre imagination.

Aujourd'hui ou pratiquement toute notre Science et toute notre Technique reposent sur l'ordinateur, quelques remarques fondamentales s'imposent alors : d'une part le modèle d'un objet n'est pas l'objet (ainsi dans les applications scientifiques et pédagogiques de l'Expérimentation Virtuelle la frontière devra toujours être clairement et précisement marquée). D'autre part, des problèmes liés au calcul (impossibilité de manipuler les nombres réels et erreurs d'arrondis qui en découlent , anomalies logicielles provenant principalement de l'absence de méthodologie de développement,...) et à la visualisation (illusions diverses et variées ) pourront, par exemple, conduire à présenter des artefacts en tant que phénomènes scientifiques. Ce fantastique outil doit donc être utilisé avec beaucoup de précautions et, malheureusement, la tendance actuelle est bien souvent de remplacer le je pense donc je suis par un dangereux je calcule donc je suis.

Malgré ces difficultés (que nous saurons maîtriser à condition qu'elles restent constamment présentes à notre esprit) inhérentes aux techniques utilisées, la science possède ici un instrument révolutionnaire (comme le furent en leur temps le microscope et le télescope) permettant l'accès à des objets qui autrement seraient hors de notre portée et de notre regard. Enfin, notons que l'artiste détient la, lui-aussi, un formidable méta-outil de création, dont les productions, images de réalités virtuelles (de nouvelles realités ?), n'ont pas fini d'étonner, mais aussi d'interroger nos sens.

Copyright (c) Jean-François Colonna, 1997-2014.
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