Quelques mois après l’émergence d’un nouveau coronavirus du côté de la Chine, le monde entier espère un traitement ou un vaccin qui permettra de lutter contre la pandémie de Covid-19. En attendant, seules les politiques sanitaires semblent à même de limiter la propagation du SARS-CoV-2. Encore faut-il être capable d’en évaluer l’efficacité. C’est l’objectif d’un partenariat entre l’Institut de recherche pour le développement (IRD) et la R&D d’EDF : modéliser l’impact de telles politiques à l’échelle locale.
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Game of Thrones, World War Z ou encore le mythique Seigneur des anneaux. Ce que ces productions cinématographiques ont en commun, c'est le recours à des « foules de synthèse ». Des animations réalisées sur ordinateurordinateur, mais qui reproduisent fidèlement la réalité des phénomènes de foule. « C'est un exemple de ce que peuvent apporter les systèmes multi-agents (SMA) », explique Mathieu Schumann, ingénieur au sein de la R&D d'EDF. Cette branche de l'intelligence artificielle vise à reproduire le comportement d'un ensemble d'agents -- des processus, des robotsrobots ou encore des êtres humains --, évoluant dans un certain environnement, en interaction les uns avec les autres.
De nombreuses disciplines exploitent aussi ces technologies. Ainsi le secteur de l'énergieénergie ou des télécommunications. Et ce sont ces SMA qui sont aujourd'hui au cœur d'un partenariat conclu entre la R&D d'EDF et l'Institut de recherche pour le développement (IRDIRD). Les deux entités ont convenu d'associer leurs moyens de recherche pour répondre aux enjeux de la lutte contre le Covid-19 et fournir aux décideurs locaux un outil d'aide à la décision dans cette situation de crise inédite. Alors que les modèles d'épidémiologie classiques permettent de donner une projection dans l'évolution de compartiments de population (compartiments des infectés, guéris, décédés, etc.), l'utilisation des modélisationsmodélisations multi-agents permet en effet de prendre en compte l'hétérogénéité de la population et les caractéristiques des individus (âge, occupations, etc.), à plusieurs échelles territoriales.
EDF et l’Institut de Recherche pour le Développement (IRD) ont décidé d’associer leurs moyens de recherche pour répondre aux enjeux de la lutte contre le Covid-19. © EDF
« Depuis près de 15 ans, la R&D d'EDF développe une compétence sur ces systèmes multi-agents. C'est ainsi que nous développons des solutions pour simuler la vie quotidienne des personnes dans l'habitat, un peu comme dans le jeu vidéo Les Sims, pour mieux anticiper les consommations d'énergie », raconte Mathieu Schumann. Mais ici, c'est l'IRD -- et plus exactement son unité de recherche Ummisco basée au Vietnam -- qui a développé avec ses partenaires un modèle permettant -- en lien avec des modèles épidémiologiques -- d'évaluer les risques de propagation du coronavirus à l'échelle locale.
Rappelons que l'IRD est une référence en matièrematière de modélisation à base d'agents. Depuis quinze ans déjà, il développe une suite logicielle open sourceopen source de modélisation et de simulation baptisée GAMA Platform®. Et dès le début de la crise du coronavirus, l'Institut a conçu, sur cette plate-forme, un simulateur de propagation de maladie et d'évaluation de politiques sanitaires appelé COMOKIT -- pour Covid-19 Modeling Kit.
Une première simulation d’un modèle visant à soutenir les décisions des autorités locales concernant les mesures de confinement à adopter lorsqu’une commune est touchée par le Covid-19. © GAMA Platform®
La puissance du calcul haute performance
Parmi les données d'entrée de ce simulateur : des données statistiques telles que le nombre de maisons sur la localité étudiée, le nombre d'habitants par foyer, la répartition de ces habitants en âge ou encore la répartition des actifs. « Toutes les informations disponibles qui peuvent aider à générer une population virtuelle représentative de la population réelle », explique Mathieu Schumann. « Ce sont ensuite des avatarsavatars numériquesnumériques qui sont modélisés pour exécuter la simulation. Nous n'utilisons aucune donnée personnelle. »
“Explorer un ensemble important de paramètres en peu de temps”
Pour obtenir des résultats rapidement -- dans les jours ou les semaines qui viennent --, le simulateur exploite la puissance de calcul à disposition de la R&D d'EDF. Plus précisément, le calculateur Haute Performance GAIAGAIA (40.000 cœurs de calcul 3,2 PFlops) qui permet de lancer les calculs en parallèle sur de nombreux processeurs pour simuler les interactions de milliers d'agents. Un atout essentiel pour explorer un ensemble important de paramètres dans des temps très courts. Ce qui est bien sûr recherché dans le contexte de crise que nous vivons.
Le simulateur COMOKIT a été conçu comme un simulateur générique, qui peut s'adapter à n'importe quel cas d'étude. Il permettra d'explorer de multiples scénarios et de définir ainsi le périmètre de confinement le plus adapté, l'impact de la fermeture des écoles, la duréedurée de confinement la plus efficace ou encore les mesures les plus efficaces à mettre en œuvre.
Une phase de test est en cours au Vietnam. L'objectif est d'étendre ces simulations à d'autres pays tels que le Cameroun ou le Sénégal où est également présent l'IRD. Et des contacts sont déjà noués avec des collectivités françaises qui pourraient être intéressées par ces modèles de simulation.
Sujet réalisé en collaboration avec EDF
