ALEA : Atelier logiciel libre pour la modélisation des plantes

ALEA

Atelier logiciel libre

pour la modélisation des plantes

Modélisation des plantes

Botanique: X X X X X X U1 U1 U1 I12I13 U2 U2 _U2 F1 U2 U2 I2 I1 I8 I9 I6 I10I11 F1 F1 F1 F1F1 F1 U1 U2 I10 I15 X X X X U2 I7_I8 I9I10 X F1 F1 F1 U2 I1 S1 S1 F1 Mesure: Modélisation: Simulation: U1 U1 U2 F1 U2 U2 U1 U2 F1 F1 F1 F1 U2 + + + + + < + < < < + + + < U2 U1 U2 F1 S1 S1 F1 F1 + F1 U2 < + + + + + + + A91 A92 A91 A92 A92 A92 A92 A92 A91 A92 A92 A92 A92 A92 A92 A92 < + < + + + < ++ + + + + + + F1 feuilles racines f r dC dt C C R k C dW dt C r f r r r r r r = − − = R S | T | α dC dt C C R k C dW dt C f r f f f f f f = − − = R S || T || α 0 1 2 3 4 5 6 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0 5 0 0.1 0.2 0 5 10 0 0.1 0.2 0510 15 20 0 0.1 0.2 0.3 0510 15 20 0 0.1 0.2 0.3 0 51015 0 0.1 0.2 010 20 30

AMAPmod - 1995

MTG Extraction Models & tools Code Plant Form ... Classes ... Decompos ... Topology ... Features ... Code ... /P1/U1 +U1 ... 0 50 100 150 200 250 300 350 0 1 2 3 4 5 6 7 AML Digitalization Observation 10110000101 00110011101 11101101011 . . . 0 50 100 150 200 250 300 350 0 1 2 3 4 5 6 7 histogramme loi 2 3 0 1 ? 40034010 4440132101133 2300141111 . . .

AMAPmod - 1995

Analyse et modélisation de l'architecture des plantes

– Développé par deux chercheurs en collaboration avec des biologistes. – 400 kl de C++ étendues par le langage «maison» AML

Goulot d'étranglement

– Demandes des biologistes en application – Formation

– Maintenance

– Nouveaux développements

Choix Logiciel libre

– Licence GPL

– Des utilisateurs dans plus de 20 pays – 150 chercheurs formés, 8 formations

FSPM - 1996

FSPM (Functional / Structural Plant Modelling)

– Communauté scientifique international de modélisation des plantes (workshops, ~200 chercheurs)

Modélisation de la croissance et du fonctionnement

des plantes

– Representation 3D de l'architecture des plantes – Modèles physiologiques et environementaux – Outils d'analyse et de simulation

Domaines d'application

Un domaine pluridisciplinaire

Visualisation Biophysique Ecophysiologie Analyse statistique Modélisation Simulation Analyse spatiale Calcul scientifique Génie logiciel ...

Réseau PAIS - 2000

P

lant

A

rchitecture

I

nformation

S

ystem

– Réseau européen et international

Objectifs

– Partage des bases de données

– Définir un standard de representation des plantes – Diffuser modèles et outils logiciels

– Formation

Limites

– Pas d'homogénéité dans la démarche logicielle – Pas de règles de diffusion

ALEA - 2003

Atelier Logiciel pour la modélisation Ecophysiologique de l'Architecture des plantes

– Utiliser, évaluer et construire des modèles experimentaux.

Objectifs

– Communauté autour d'un logiciel

• Co-développement entre équipes de recherche • Echange d'experience et d'outils

• Formation

– Architecture à composants logiciels

• Intégration des modèles existants (C, C++, Fortran) • Développement rapide de nouveaux modèles

• Qualité logicielle pour diffusion et maintenance

Partenaires

Logiciel Libre - Intérêts scientifiques

Validation scientifique

– Accès code source => Vérification des modèles, algos, outils.

Collaboration scientifique

– Les modèles publiés sont directement accessibles.

Accessible et adaptable par tous

– Code adapté par chacun en fonction de ses besoins. – Modèles compatibles et comparables.

Pérennité du code

– En cas d'arrêt du développement, quiconque peut reprendre un projet et continuer à le développer.

Protection du droit d'auteur

Logiciel Libre – Avantage pratique

Synergie

– Collaboration entre développeurs (souvent isolés) – Collaboration entre équipes pluridisciplinaires

Economie d'échelle

– Développement – Diffusion et Maintenance – Formation – Veille technologique

Qualité

– Rationalisation des choix – Règles communes

Communauté libre ALEA

Architectes

– Développent le noyau principale du système

– Conseil, formation et assistance auprès des modélisateurs

Modélisateurs

– Développent et intègrent leurs modules

– Conseil, formation et assistance auprès des utilisateurs

Utilisateurs

– Définissent des scénarios

– Mettent à disposiion des bases de données

Communauté libre

– Licence libre du noyau: LGPL – Critères de diffusions:

• Copyright & license.

Logiciel Libre – ALEA

Communauté libre

– Développeurs, modélisateurs et utilisateurs – Règles de fonctionnement (Charte ALEA)

Licence libre (LGPL)

Animation de la communauté

– Réunions régulières des architectes – 2 formations des modélisateurs

– 3 formations des utilsateurs (France, Brésil, Thaïlande)

Développement collaboratif

– CVS, Forums

ALEA

ALEA Python, GUIs Ana lyse o rd e r 3 G U 1 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 0 5 1 0 1 5 2 0 X X X X X X U1 U1 U1 I12 I13 U2 U2 U2 F1 U2 U2 I2 I1 I8 I9 I6 I10I11 F1 F1 F1 _F1F1 F1 U1 U2 I10 I15 X X X X U2 I7 I8 I9I10 X F1 F1 F1 U2 I1 S1 S1 F1 1991 1992 R Modé lisa_tion SEast 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 8:00 12:00 16:00 20:00 LOCAL TIME (h) PA Ri (µm o l. m -2.s -1) MIN MAX MEAN RATP Simu lation Modul es

Python vu comme un Bus Logiciel

Python

math_math

Modules standard Python

GUI shell QT Differents toolkit de GUI Database XML Modules spécialisés Numeric SciPy Modules scientifiques f2py Fortran Code Boost, SWIG C++ Classes, C Code

Ponts entre les languages

ALEA – Description technique

✔

Langages: C, C++, Fortran et Python

✔

OS: Gnu/Linux, Windows

✔

Logiciels utilisés

✔ GUI: QT et PyQT

✔ Gestion de versions: CVS

✔ Documentation: Doxygen (C, C++), epydoc (Python)

✔ Tests unitaires: cppUnit, PyUnit

✔ Compilation: SCons

Logiciel Libre – Tension liée au don

Le don perçu comme une perte

– L'utilisateur n'est plus captif.

– Comment valoriser et financer le coût de développement?

Le don comme un échange

– Partage des coûts de développement des algos, de la formation et de la diffusion du logiciel.

– Partage des connaissances

• Scientifiques

• Techniques (génie logiciel) • Bases de Données (plantes)

ALEA – Bilan

Logiciel Libre, un modèle adapté pour la recherche

– Création d'une communauté libre française entre équipes initialement concurrentes.

=> Développement d’un outil de collaboration => Propriété partagée

=> Partage des connaissances entre équipes => Amélioration de la qualité

- Co-développement possible

Un bénéfice pas encore unanimement reconnu

– Perte du contrôle total

– Problème d’identité de l’auteur – Coût de la qualité

– La transparence fait souvent peur – Valorisation par la publication

Questions ouvertes

Comment financer le développement logiciel ?

– Double licence ? – Consortium ? – … ?

Comment valoriser l’activité de production logicielle ?

– Investissement lourd

– Faible reconnaissance des instances d’évaluation – Logiciel = production scientifique ?