Chapitre 5 Couplage de mod` eles et interop´ erabilit´ e de simulations 37
5.4 Structuration des probl` emes rencontr´ es en niveaux
Cr´eer un multi-mod`ele pose de nouvelles questions par rapport `a l’approche de mod´elisation et de simulation classique. Nous classons ces derni`eres en diff´erents niveaux. Ces niveaux nous permettent simplement de structurer les familles de probl`emes auxquels le mod´elisateur doit faire face durant la multi-mod´elisation. Cette structuration n’est pas sans rappeler les niveaux de sp´ecifications introduits par Zeigler [Zeigler et al., 2000] et les niveaux de connaissances introduits par Klir [Klir, 1984]. Ces derniers permettent de structurer m´ethodologiquement l’approche de mod´elisation et de simulation. Pour notre part nous proposons une structuration plus proche de celle propos´ee par Tolk (Levels of Conceptual Interoperability Models) pr´esent´e dans [Tolk and Muguira, 2003; Cantot et al., 2009] dans le domaine de l’interop´erabilit´e des simulations.
5.4.1 Niveau conceptuel
Le niveau conceptuel est le niveau le plus ´elev´e. Ici, les mod`eles sont vus comme des boˆıtes noires et la discussion porte sur la mani`ere de repr´esenter le multi-mod`ele. Les questions qui se posent `a ce niveau sont, par exemple : ”quelle repr´esentation du multi-mod`ele doit ˆetre utilis´ee pour r´epondre aux questions portant sur un syst`eme complexe particulier ?” ou encore ”une repr´esentation du multi-mod`ele est-elle assez g´en´erique pour s’appliquer `a d’autre type de syst`emes complexes ?”. En fonction de l’´etude men´ee, le mod´elisateur peut avoir besoin de d´efinir les notions de syst`eme ouvert, d’environnement, d’´echelle ou de niveau d’abstraction. De mˆeme, il peut ˆetre int´eressant de voir le multi-mod`ele comme un syst`eme de syst`eme ou encore comme un syst`eme multi-agent.
Le niveau conceptuel porte sur les questions de m´eta-mod´elisation du multi-mod`ele.
5.4.2 Niveau s´emantique
Le niveau s´emantique porte sur la signification et le rˆole du multi-mod`ele face aux questions pos´ees sur le syst`eme ´etudi´e. Les mod`eles ´el´ementaires utilis´es dans le multi-mod`ele sont d´evelopp´es par les th´ematiciens des domaines concern´es. Dans notre cas ce sont les mod`eles d’usagers et de r´eseaux. On se pose ici des questions comme ”que doivent repr´esenter chacun des mod`eles ?”, ”comment interagissent les mod`eles ?”, ”comment est repr´esent´e un mˆeme objet dans des mod`eles diff´erents ?” ou encore ”que signifie passer d’un niveau d’abstraction `a un autre ?”.
D’une mani`ere g´en´erale, le multi-mod`ele doit r´epondre `a une question sur le ph´enom`ene ´etudi´e. Le mod´elisateur ne con¸coit pas seulement un mod`ele pour r´epondre `a une question sur le syst`eme ´etudi´e mais couple un ensemble de mod`eles ´el´ementaires pour ce faire. Il faut d`es lors d´efinir le graphe d’interaction du multi-mod`ele puis d´efinir ce que signifient chacune des fl`eches de ce graphe. Ensuite, il faut faire en sorte
13. Terme l`a aussi emprunt´e `a l’informatique parall`ele. Le speed-up d´esigne la capacit´e `a acc´el´erer les traitements infor-matiques [Bouzid, 2001]
5.4. Structuration des probl`emes rencontr´es en niveaux
que l’ensemble des objets et ph´enom`enes repr´esent´es dans chacun des mod`eles ´el´ementaires s’accordent afin que le multi-mod`ele soit coh´erent s´emantiquement (voir l’exemple donn´e par la figure 5.2).
Figure 5.2 – Exemple d’intersection de domaines de repr´esentation de diff´erents mod`eles. Cet exemple illustre la multi-mod´elisation d’un r´eseau mobile repr´esent´e par un mod`ele de d´eplacement des usagers (en haut) et un mod`ele de r´eseau (en bas). Ces deux mod`eles partagent une information commune (on dit que leurs domaines d’abstraction s’intersectent). En effet, la position spatio-temporelle des usagers correspond `a la position des nœuds du r´eseau.
Sachant que les mod`eles sont peut-ˆetre repr´esent´es `a des ´echelles spatio-temporelles diff´erentes, le mod´elisateur doit d´efinir comment une information d’un mod`ele doit ˆetre per¸cue par un autre. Par exemple, la qualit´e de services du r´eseau au cours du temps d´epend notamment d’un certain nombre de messages qui sont relativement rapides et fr´equents (de l’ordre de la milliseconde). Si l’on souhaite mod´eliser des utilisateurs qui per¸coivent la qualit´e de services et qui modifient leurs comportements en fonction de celle-ci, l’´echelle temporelle ne sera pas la mˆeme (de l’ordre de la minute ou de l’heure) car un comportement humain n’´evolue pas aussi rapidement et fr´equemment. Il faut repr´esenter la qualit´e de services per¸cue pour un usager, par exemple le nombre de messages d’erreur survenus dans les derni`eres 10 minutes (voir figure 5.3). Le mod´elisateur doit donc r´eifier et sp´ecifier les interactions entre les mod`eles. Outre les questions de mod´elisation qui se posent pour chacun des mod`eles ´el´ementaires, se posent ici des questions de mod´elisation quant `a l’interaction de ces mod`eles ´el´ementaires au sein du multi-mod`ele. La d´efinition du graphe d’interaction et la gestion de la coh´erence s´emantique sont autant de choix faits par le mod´elisateur dans le but de r´epondre aux questions qu’il se pose sur le syst`eme ´etudi´e. Il est donc n´ecessaire que ce dernier puisse les expliciter, les sp´ecifier et les valider.
Les choix de multi-mod´elisation sont les choix faits par le mod´elisateur qui concernent la s´emantique de l’interaction des diff´erents mod`ele ´el´ementaires constituants le multi-mod`ele.
5.4.3 Niveau syntaxique
Le niveau syntaxique concerne les questions propres `a la formalisation du multi-mod`ele. Tout d’abord, chaque mod`ele ´el´ementaire utilis´e dans le multi-mod`ele est formalis´e. ´Etant donn´e que ces mod`eles peuvent provenir de diff´erents domaines scientifiques, il est fort probable que les formalismes utilis´es soient diff´erents.
Figure 5.3 – Exemple d’interaction de diff´erents mod`eles. Diff´erence d’´echelles entre les diff´erents mod`eles.
On parle de multi-mod´elisation homog`ene quand tous les mod`eles ´el´ementaires entrant en jeu poss`edent le mˆeme formalisme ; et de multi-mod´elisation h´et´erog`ene sinon. D’apr`es [Fishwick, 2007]. La multi-mod´elisation homog`ene ne pose g´en´eralement pas de soucis `a ce niveau. La multi-mod´elisation h´et´erog`ene n´ecessite de g´erer les diff´erences entre les formalismes comme par exemple, les repr´esentations des changements d’´etats, de l’espace ou encore du temps. Il est important de noter que la formalisation du multi-mod`ele se doit de prendre en compte `a la fois les formalismes de chacun des mod`eles ´el´ementaires pr´esents et la sp´ecification des choix de multi-mod´elisation.
5.4.4 Niveau dynamique
Le niveau dynamique concerne les questions propres `a l’ex´ecution du multi-mod`ele. Tout d’abord, on retrouve ici les probl´ematiques classiques du domaine de la simulation distribu´ee. Il est n´ecessaire de g´erer l’ordre dans lequel les mod`eles sont ex´ecut´es, si la simulation est distribu´ee ou non (probl`emes de respect de la causalit´e de la simulation) ou encore si les mod`eles n´ecessitent des politiques d’ex´ecutions identiques ou diff´erentes (voir chapitre 2).
Ensuite, on retrouve des probl´ematiques classiques du domaine de la simulation multi-agent. Faire interagir des mod`eles va entraˆıner la possibilit´e pour diff´erents mod`eles de modifier simultan´ement un mˆeme param`etre. Il faut alors g´erer la simultan´eit´e des actions et la r´esolution des conflits potentiels. Il a ´et´e d´emontr´e, dans la communaut´e de la simulation multi-agent, que cette gestion se doit d’ˆetre sp´ecifi´ee. En effet, mˆeme si cet aspect n’est pas directement li´e au niveau s´emantique du multi-mod`ele, les diff´erents choix li´es au niveau dynamique vont avoir un impact sur les r´esultats des simulation [Michel, 2004; Chevrier and Fates, 2010].
5.4.5 Niveau technique
Le niveau technique concerne l’ensemble des questions li´ees aux aspects implantation de la simulation du multi-mod`ele. La discussion `a ce niveau porte sur la distribution (ou la centralisation) de l’implanta-tion, sur la robustesse, la fiabilit´e et l’efficacit´e de la simulation.