Il fédère les contributions des projets EAU et SOL/AIR, ainsi que les infrastructures de données et les modèles prédictifs développés dans DATA et PREDICTION. Cette intégration s’inscrit dans un cadre méthodologique et technique commun destiné à construire des jumeaux numériques environnementaux capables d’évoluer au fil des avancées scientifiques et des besoins d’observation et de compréhension des systèmes naturels.
L’ensemble prend la forme d’une plateforme de démonstration illustrant concrètement les capacités d’analyse, de simulation et de prédiction développées dans le cadre de JUNON.
Fondations méthodologiques et premiers prototypes
Les premières phases du projet ont été consacrées à la définition d’une architecture conceptuelle et méthodologique destinée à accueillir les futurs jumeaux numériques du programme.
Cette architecture s’appuie sur l’ENVRI Reference Model (ENVRI RM), cadre de référence international pour les infrastructures de recherche environnementales. Elle structure l’intégration des ressources nécessaires à la construction de jumeaux numériques : données environnementales, modèles scientifiques, scénarios d’étude et services numériques.
Ce socle organise :
- l’intégration de ressources environnementales complexes et souvent corrélées dans le temps ;
- l’interopérabilité entre des systèmes et composants hétérogènes ;
- les mécanismes d’échange de données et les protocoles de communication ;
- la description des sources de données, des cas d’usage et des fonctionnalités associées aux prototypes.
La mise en œuvre de cette architecture a conduit à la réalisation d’un premier démonstrateur, consacré à la prédiction dans le domaine de l’eau. Il a permis de tester les principes d’intégration des données et des modèles scientifiques. Il confirme la pertinence de l’approche architecturale et pose les bases méthodologiques des développements suivants.
Vers un prototype environnemental multimodal
Les développements récents ont conduit à l’extension de cette architecture vers un prototype opérationnel déployé sur infrastructure serveur.
Initialement centré sur les eaux souterraines, le système évolue vers une approche environnementale multimodale. L’architecture permet l’intégration progressive de nouvelles données issues des projets EAU et SOL/AIR, ainsi que l’intégration de jumeaux numériques supplémentaires, dont un jumeau consacré à la qualité de l’air.
L’infrastructure prend aujourd’hui en charge :
- l’ingestion de données en temps réel ;
- l’intégration de données issues de sources satellitaires ;
- l’analyse spatio-temporelle des observations environnementales ;
- la mise en œuvre de modèles prédictifs couvrant plusieurs thématiques.
Ces développements ont démontré la robustesse et la capacité d’extension de l’architecture inspirée du modèle ENVRI RM lorsqu’elle est appliquée à des systèmes de jumeaux numériques environnementaux complexes.
Développements en cours et perspectives
Les travaux engagés portent désormais sur le renforcement de l’infrastructure technique, l’intégration de nouveaux modèles scientifiques et l’amélioration des usages de la plateforme.
Les développements en cours comprennent notamment :
- l’intégration de modèles hydrologiques supplémentaires issus des travaux du programme ;
- le renforcement des modules prédictifs développés dans le volet PREDICTION ;
- l’automatisation de l’ordonnancement des calculs et des processus de traitement ;
- la consolidation de l’application afin de transformer le prototype en système pleinement opérationnel déployé sur serveur.
Le projet bénéficie également d’un renforcement des compétences en data science et apprentissage automatique, afin d’améliorer l’intégration des algorithmes développés dans les différents volets du programme et de concevoir des interfaces intelligentes facilitant l’utilisation des jumeaux numériques par des utilisateurs non spécialistes.
Ces évolutions doivent permettre l’intégration progressive de nouveaux jumeaux numériques et contribuer à structurer une méthodologie générique pour la conception de jumeaux numériques environnementaux, depuis l’architecture des données jusqu’à la mise en œuvre d’outils opérationnels au service de la recherche et de l’aide à la décision.
Responsable scientifique :
La Technopole d'Orléans,
LAB’O, 1 avenue du Champ de Mars
45074 Orléans
France