Modélisation déclarative

La simulation inverse s’inscrit dans une approche plus globale appelée modélisation déclarative qui peut être définie comme suit : « la modélisation déclarative est une opération qui autorise la description d’un objet par ses propriétés et à partir de laquelle des solutions ou un espace de solutions sont dégagés pour ensuite être explorés ». [Hegron] « L’objectif de ce type de modélisation est de permettre la génération de formes par la simple donnée d’un ensemble de propriétés et de contraintes qu’elles doivent vérifier » « Avec un modeleur déclaratif, l’utilisateur se base donc sur son idée pour décrire les propriétés et les contraintes qui doivent être satisfaites pour résoudre son problème. Il peut avoir une image mentale d’un objet qu’il imagine être une solution ». [Colin, 1998]

Fig (23) : Répartition des tâches dans une modélisation déclarative.

Cette méthode propose une approche d’une part "implicite", puisque le mode de construction géométrique de l’objet dépend du contexte d’utilisation et donc, il n’est pas donné à priori et d’autre part, "abstraite", puisque l’objet est défini par des propriétés conceptuelles plutôt que par son aspect matériel réaliste. [Siret, 1997]

Idée Description Spécification Objet mental Générateur Objets Solution Prise de connaissance Tâches accomplies par le concepteur Tâches accomplies par l’ordinateur

49 II.1.2. Avantages de la modélisation déclarative

Selon Pierre-François Bonnefoi (1999), la modélisation déclarative dispose de quatre avantages sur la modélisation impérative5 :

- Elle est plus proche de l’utilisateur : c’est une modélisation qui permet à l’utilisateur de franchir les contraintes du modèle géométrique en se focalisant seulement sur la description de la scène sans s’inquiéter de sa traduction dans le modèle géométrique qui est la mission du modeleur déclaratif qui détermine précisément la ou les scènes présentant les propriétés énoncées.

- Une modélisation mieux adaptée au processus progressif de modélisation : en permettant de manière continue la modélisation d’une scène quels que soient le nombre et la quantité des propriétés à vérifier, elle est vue comme mieux adaptée au processus progressif de modélisation. Ces propriétés peuvent être organisées de telles manière que l’utilisateur ne soit pas obligé de préciser la scène entièrement mais seulement jusqu'à un certain niveau de détail choisi. Ainsi, si l'utilisateur n'a pas encore déterminé la nature exacte de certains objets de la scène, il peut tout de même obtenir une première ébauche de la scène, résultat qu'il pourra ensuite affiner.

- Cette modélisation est caractérisée par une manipulation d’aspects non purement géométriques : l’une des caractéristiques de la modélisation déclarative, c’est que dans un premier temps, elle offre la possibilité de manipulation d’aspects non purement géométriques comme la couleur ou la texture d’un objet et d’exprimer également des propriétés sur ces aspects. Dans un deuxième temps, la possibilité de lier ces aspects non géométriques à des informations géométriques à l’aide de propriétés spécifiques : colorer les objets ou appliquer des textures suivant leurs dimensions, etc…

- La conservation des propriétés d’une scène durant ses modifications : en conservant les propriétés initiales de la scène (celles qui ont permi d’engendrer la scène), la modélisation déclarative rend possible et aisée toute modification de la scène et il est ainsi possible de « plonger » une propriété dans le modèle géométrique et de pouvoir la conserver au-delà des transformations successives de la scène, sans avoir à l'extraire par une analyse de cette dernière. [Bonnefoi, 1999]

5

Modélisation impérative : appelée aussi modélisation conventionnelle et classique ; c’est une modélisation basée sur des méthodes directes de simulation.

50 II.1.3. Etapes de la modélisation déclarative

Le processus de modélisation déclarative, avec tous les avantages qu’il possède, est composé de trois phases successives ; la connaissance de ces phases permet de mieux comprendre le mécanisme du modeleur déclaratif :

II.1.3.1. Phase de description

En se basant sur une image mentale d’une scène qu’il veut reproduire, le concepteur élabore une description souvent vague, ambigüe, imprécise et contenant des contradictions et la

transmet ensuite en entrée au modeleur déclaratif. Ce dernier compose cette description à l’aide d’outils propres et en réalisant plusieurs opérations: mise à disposition des concepts

manipulables, combinaison de ces concepts entre eux, application de propriétés et autres opérations dont il est équipé. [Bonnefoi, 1999] Les moyens de description passent par le vocabulaire propre à un domaine particulier. L’objectif n’est pas de comprendre le langage naturel dans toute sa complexité : ceux propres aux domaines utilisés par les experts et d’autres, plus généraux, communs à toutes les applications, liés à la nature spatiale de l’objet : grand, léger [Gallas, 2009] Ainsi, différentes autres méthodes sont possibles comme l’utilisation d’une interface graphique ou bien la composition d’un texte en un langage plus ou moins naturel. Cette description est ensuite traduite en un modèle interne par le modeleur déclaratif qui l’utilise pour engendrer les scènes correspondantes. [Bonnefoi, 1999]

II.1.3.2. Phase de génération

Cette étape est assurée par le modeleur déclaratif qui manipule ses propres raisonnements et modèles internes pour générer/produire un ensemble de modèles numériques faisant partie de l’espace des solutions vérifiant toutes les propriétés exprimées par l’utilisateur.[Hegron] Cette génération doit permettre d’une part, la réduction de l’espace de solution et d’autre part, l’exploration de cet espace. La méthode de génération peut être variée : soit à l’aide de calcul, soit par l’emploi de techniques d’intelligence artificielle. La plupart des méthodes consistent à explorer l’ensemble de tous les objets possibles (appelé l’univers des objets) pour y découvrir ceux qui sont solutions, c’est-à-dire ceux qui répondent aux intentions. Il est important de trouver une méthode qui permet au modeleur de gérer un grand nombre de solutions afin que l’outil reste utilisable dans la pratique. [Gallas, 2009]

Les méthodes d’exploration qualifient la puissance du modeleur et elles sont choisies en fonction des objectifs à atteindre par lui : efficacité (fournir une ou des solutions le plus

51 rapidement possible), complétude (pouvoir fournir toutes les scènes solutions), interactivité (pouvoir guider l’exploration pendant son déroulement par le raffinement de la description en fonction des scènes solutions déjà obtenues). [Bonnefoi, 1999]

C’est pourquoi les modeleurs déclaratifs offrent des outils adaptés leur permettant d’explorer, de naviguer, dans l’espace des solutions. A ce jour, nous distinguons trois catégories d’outils : les outils de raffinement, de parcours et de retouche contrôlée. [Colin, 1998]

II.1.3.3. Phase de connaissance

Une méthode de visualisation permet la prise de conscience par différentes techniques de restitutions des solutions : organisation des fenêtres, proposition en évidence de la ou les solutions les plus pertinentes suivant certains critères… il suffit alors pour l’utilisateur de choisir la solution qu’il juge la plus adaptée. [Gallas, 2009]

Au début de cette phase, les scènes solutions sont proposées à l’utilisateur ; ce dernier peut

vérifier si les propriétés utilisées conduisent à des résultats satisfaisants. Le modeleur déclaratif aide le concepteur dans sa sélection pour une ou plusieurs solutions en

le guidant dans l’exploration de l’ensemble des solutions ou dans l’exploration des espaces de solutions proposés. Cette prise de connaissance peut être sous forme textuelle traduite à partir des données manipulées de façon interne par le modeleur, en scènes géométriques qui peuvent être ensuite affichées à l’aide d’un ou des algorithmes de simulation.

Le modeleur déclaratif peut également fournir des informations supplémentaires (statistiques sur les scènes engendrées) ou améliorer l’aspect visuel comme la sélection d’un « bon » point de vue, c’est-à-dire d’un point de vue permettant d’appréhender au mieux la scène.

II.2. L’Approche inverse en éclairage naturel