L'Expérimentation Virtuelle [Le Voyage Virtuel dans l'Espace-Temps]
CMAP (Centre de Mathématiques APpliquées) UMR CNRS 7641, École polytechnique, Institut Polytechnique de Paris, CNRS, 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 03/10/2024 17:06:38 -CEST-)
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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 © Jean-François COLONNA, 1997-2024.
Copyright © France Telecom R&D and CMAP (Centre de Mathématiques APpliquées) UMR CNRS 7641 / École polytechnique, Institut Polytechnique de Paris, 1997-2024.
