Valorisation des Bases de Données scientifiquesVers les Bases de Connaissances

Du projet VBD - BC…

Convention DEAT/3 du Conseil Régional (1998-2001)

Valorisation et Diffusiondes travaux de la Recherche

… au programme

Convention Etat-Région-Europe DOCUP/TIC (2002-2005)

Valorisation de la Recherche

« La Valorisation constitue une des missions de l’Université, qui doit

s ’inscrire dans la politique globale de l’établissement et tenir compte des

besoins des partenaires socio-économiques »

Orientations MJERNT 2002/2005

« Le projet VBD doit sortir du cadre de la recherche pour permettre aux

acteurs de l’environnement de développer l’éducation et la sensibilisation

des Réunionnais à la préservation de leur patrimoine naturel »

Orientations Conseil Régional 2002/2005

Vers un Système d’informations …

Dans les domaines des Sciences de la vie, la mise en place de systèmes d’informations nécessite la prise en compte de deux niveaux de compétence.

• D’un côté, les savoirs sont constitués des données livresques ou encyclopédiques, de nature écobiologique, biogéographique, photographique, bibliographique, taxonomique, etc..

• De l’autre, les savoir-faire qui sont les connaissances du métier, expérimentales, intuitives, expertes, acquises tout au long d’une vie pratiquée sur le terrain.

Les systèmes d’informations sont des applications d’un domaine des sciences de la vie combinant les savoirs sous forme de bases de données et les savoir-faire sous forme de bases de connaissances.

BC poissons

Ecosystème

Identification des espèces

Gestion Parc marin Réunion

SMACoraux-poissons

SIGLagon

accès aux informations

BD corauxBD poissonsBD hydraires

Ecologie

Dynamique des

populations

BC Hydraires

Quelle est la biodiversité du lagon de St-Gilles ?Quelle sera son évolution au bout de 10 ans ?

BC Coraux

… de la biodiversité du milieu récifal

Systématique

Agenda 21, Ile de La Réunion

Contexte réunionnais

Valeur patrimoniale de l’environnement tropical insulaire

On ne protège que ce que l’on connaît !

Diffusion des connaissances par les TIC

But

Système d’Informations pour l’aide à la gestion des milieux naturels insulaires tropicaux : application à l’île de La Réunion

Moyen

Constitution d’une équipe aux interfaces des disciplines ETI (Environnement Tropical Insulaire) et TIC (Technologies de l’Information et de la Communication)

Mots-clés

ETI : Milieux et ressources naturelles, diagnostic systématique et écologique, gestion spatiale, suivi et évaluation environnementaux,

TIC : Bases de données, Base de connaissances, Systèmes multi-agents, Système d ’information géographique, Applications coopératives/collectives, Stratégie d ’information et de communication

ETIC3 : aide à la décision, modélisation conceptuelle, couplage de modèles de représentation des connaissances, veille technologique

Définition du programme

Exemples de questions

• Qu’est-ce que la biodiversité ?• Biodiversité et propagation des pestes végétales ?• Comment valoriser l’herbier de l’Université de la Réunion ?• Aide à l’identification des espèces de coraux ?• Pression anthropique et état de santé du récif corallien ?

• Quels sont les outils législatifs et réglementaires au service de la protection de l’environnement ?

• Quelle adéquation entre les réglementations et les évolutions constatées dans l’usage social de l’environnement ?

• Quels risques liés à l'activité volcanique, aux inondations, éboulements ?

Biodiversité

Espace

Autres thématiques

Architecture

http://etic.univ-reunion.fr

http://etic.univ-reunion.fr

BiodiversitéEspace

Outils

Bases de données

Biodiversité etRessourcesmarines

Environnementlittoral

SIProgrammePluri Formations

Pôle Mer (1998-2001)

Origine du programme

• Constituer un noyau de médiateurs motivés par la mise en œuvre du projet, c’est-à-dire fédérer des porteurs volontaires

=> chercheurs, cogniticiens, géomaticiens, systémiciens ...

• Impliquer des producteurs de contenus pour la constitution d’un système d’informations par rapport à des questions environnementales

=> définition par les chercheurs thématiciens et les médiateurs des projets à financer ...

• Donner les moyens nécessaires (fonctionnement + équipement) aux éditeurs de contenus par la création d’un Centre de Ressources en Environnement Tropical Insulaire, Ingénierie des Connaissances & Intelligence Collective (CRETIC3).

=> financement par les administrations et les collectivités de la fonction de programmation …

• Assurer la distribution des contenus aux clients utilisateurs=> partenariat avec les opérateurs des réseaux.

Etapes du programme

La convergence

Environnement Tropical Insulaire

E T I C3

production - édition - distribution

La convergence

Technologies de l’Information et de la Communication

E T I C

production - édition - distribution

La convergence

Ingénierie des Connaissances, Intelligence Collective, Information et Communication

E T I C3

production - édition - distribution

La convergence

Environnement Tropical Insulaire&

Technologies de l’Information et de la Communication&

Ingénierie des Connaissances, Intelligence Collective, Information et Communication

E T I C3

production - édition - distribution

Espace Biodiversité

CIRCI

CREGUR

LCF

ECOMAR

LBVPGME

IREMIA

CREGUR

Systémiciens

SI

CogniticiensGéomaticiens

OutilsBD - Bases de DonnéesBC - Bases de ConnaissancesSIG - Système d'Information GéographiqueSMA - Système Multi-Agents

merterre

physiquesocial

Pôle Géosphère

LPA

LSTUR

Intégration de

thématiques

complémentaires

•Le Cogniticien :Celui qui traduit une réalité dans un modèle informatique.

•Le Géomaticien :Celui qui produit une modélisation de l’information géographiqueà des fins d’analyse spatiale.

•Le Systémicien :Celui intègre et harmonise des contraintes et objectifs de chercheurset de gestionnaires de l’environnement.

BUT : Devenir l’interface entre chercheurs des différents thèmes pour mettre en place des outils d’aide à la gestion des milieux naturels à La Réunion => nouveau métier nécessitant une compétence de dialogue et de modélisation d’un champs de connaissances pour la conception et la fabrication d’un Système d’Informations.

L’intermédiation

•L’apport du cogniticien dans l ’aide à la gestion des milieux naturels assistée par ordinateur est méthodologique : il s ’agit pour lui d’appliquer une méthode expérimentale de fabrication d’outils adaptés aux besoins des chercheurs thématiciens (biologistes, géographes, géologues, …).

•Son objectif est d’éliciter les connaissances expertes au travers de bases de connaissances (BC) et de systèmes multi-agents (SMA). Les premières mettent en œuvre des modèles descriptifs statiques, puis un apprentissage et raisonnement à partir de cas, et les seconds définissent des modèles fonctionnels dynamiques, puis simulent des comportements par modification de variables au cours du temps.

•Le cogniticien est ici un informaticien capable de dialoguer avec les spécialistes pour concevoir de nouveaux systèmes interactifs d’aide à la décision, comme par exemple des systèmes d’identification d’espèces ou de diagnostic de maladies, ou encore l’étude de la dynamique d ’une population ou d ’un polluant.

Le cogniticien

•80 % des informations sont localisables. L’apport du géomaticien dans les études environnementales est d’exploiter cette richesse par l’acquisition puis la gestion de données géoréférencées, ainsi que l’analyse spatiale des données (interpolation, croisement, analyse de voisinage…) au travers d ’un Système d ’Information Géographique (SIG).

•Son objectif est la production d’informations spatiales à partir des données existantes et des savoirs d ’experts. Cette production peut prendre la forme de diagnostics environnementaux sur diverses problématiques (biodiversité au sein des ZNIEFF, propagation des pestes végétales, dégradation du lagon, volcanisme et risques…).

•C’est dans la participation à ces diagnostics que s’affirme le rôle d’intermédiation du géomaticien. Cette production constitue une plus-value par rapport aux données environnementales et contribue à la valorisation des différentes recherches des thématiciens.

Le géomaticien

•Le Systémicien met en oeuvre une approche systémique en étudiant les interactions entre plusieurs domaines, par exemple « espace & biodiversité » ou encore « recherche & acteurs de l’environnement ».

•La gestion des connaissances dans le milieu de l ’environnement nécessite de s’ancrer dans la réalité du terrain (les cibles de ces connaissances) afin de bien trouver l ’adéquation entre les besoins exprimés et les outils à mettre en place, c ’est-à-dire bien mettre en phase les émetteurs d ’information et les récepteurs (usagers et décideurs). Le rôle des systémiciens est de définir les axes de réalisation du lieu de concertation virtuel (système d’informations) et physique (structure d’écoute et de rencontre).

•L’information collectée est référencée dans des bases de données (BD) pour organiser l ’information. Son objectif est de rendre exploitable ces données en les stockant de manière structurée avec l ’aide d’outils permettant de les indexer de façon intelligente. Cela nécessite la fabrication d'un schéma conceptuel rigoureux qu'il élabore avec l'aide d'un informaticien. Ensuite, il opère une saisie et mise à jour des données au fil du temps en fonction des nouvelles études de terrain.

Le systémicien

•Les Bases de Données :Persistance, structuration des savoirs, accès aux informations et

interopérabilité des données.

•Les Bases de Connaissances :Modélisation, description et traitement des savoir-faire sous forme de

connaissances structurées.

•Le Système d’Informations géographiques :Acquérir, Archiver, Analyser, Afficher des données spatiales.

•Le Système Multi-Agents :Simuler des comportements et des interactions entre agents qui

évoluent dans le temps.

Les outils

Les bases de données (BD) sont des outils informatiques assurant les fonctions de persistance, de structuration et de gestion de l'accès à l'information :

• la persistance répond au besoin de conserver l'information de façon permanente, au-delà de son utilisation effective. Il s'agit donc du stockage des données sous une forme robuste et sécurisée, capable de survivre aux aléas de l'informatique (crash, extinction des machines, etc...).

• la structuration répond au besoin de rendre explicite la sémantique de l'information, de façon à permettre l'automatisation des processus de traitements. Il s'agit donc d'adapter la représentation informatique des données à un format compréhensible et manipulable par la machine.

• la gestion de l'accès répond au besoin d'utilisation simultanée de l'information, de façon locale et/ou distante. Il s'agit d'assurer la mise en place de droits différenciés pour les différents utilisateurs, et de maintenir l'intégrité des données soumises à des manipulations concurrentes.

Si d'autres solutions plus légères existent également, ces outils se révèlent vite indispensables dès lors que la quantité d'information concernée atteint un volume important. Un système d'informations conséquent est généralement organisé autour d'une ou plusieurs bases de données, qui occupent donc une place centrale dans l'architecture de celui-ci. La conception et la mise en œuvre de ces outils sont alors des phases cruciales pour le succès du projet, et nécessitent donc une réflexion approfondie. Dans le cadre d'utilisation pour des objectifs scientifiques, l'étape de conception dépasse souvent le stade purement technique pour toucher à des considérations de recherche : quelles sont les entités à représenter, quels sont les usages que l'on veut en faire ?

Les base de données

Les bases de connaissances (BC) sont des applications informatiques où sont stockées les connaissances d'un expert dans un domaine bien déterminé. La base de connaissances intègre une partie de la “connaissance” d'un spécialiste reconnu dans le domaine. Cette connaissance possède de multiples facettes, c'est pourquoi nous parlons de base de connaissances (avec un 's'). Elle est caractérisée par un modèle descriptif du domaine et une base de cas comparables entre eux car décrits selon le même modèle.

A partir de ces connaissances observables (modèle descriptif) et observées (cas), le but est de produire d'autres connaissances (dérivées des premières) comme des classifications (partitionnement et caractérisation des descriptions) ou des identifications (nommer une nouvelle observation décrite) aussi performantes que celles de l'expert. Une base de connaissances est plus générale qu'un système expert (système d'identification). Elle fonctionne avec les éléments suivants :

• un modèle conceptuel descriptif du domaine,• des exemples, des cas, des situations validées par les experts,• des techniques d'apprentissage et de raisonnement à partir de cas pour générer des classifications (par généralisation des cas) et des identifications (par comparaison des cas),• des techniques hypertextuelles (navigation) et multimédia pour rendre accessible le contenu de la base de connaissances au plus grand nombre.

Une base de connaissances n'est pas une base de données ou un système d'informations. Les connaissances sont plus générales que les données et peuvent être exploitées à différents niveaux (connaissances observables, observées, déduites).

Les bases de connaissances

Un Système d’Information Géographique (SIG) est un système informatique permettant de représenter et d ’analyser toutes les choses qui existent sur terre ainsi que tous les événements qui s ’y produisent. Les SIG offrent toutes les possibilités des bases de données (telles que requêtes et analyses statistiques) et ce, au travers d ’une visualisation unique et d ’analyse propre aux cartes.

Un SIG intègre deux notions essentielles :

En tant qu’outil, les SIG sont composés de matériels, de logiciels et de processus permettant :• l ’acquisition (saisie et géoréférencement des données sous une forme

numérique : fonds vecteurs, points GPS, images satellitaires, etc.)• l ’archivage (gestion des données géographiques - SGBD)• l ’analyse (fonctions de manipulation, croisement, de transformation, etc.)• l ’affichage (outils de mise en forme des résultats de l ’analyse)

En tant que système d’information (dédiés aux informations spatiales), les SIG supposent en amont une modélisation de la réalité, soit un effort d’abstraction qui constitue in fine « la règle des 5A » :

Acq

uér

ir

Arc

hiv

er

An

alys

er

Aff

ich

er

ABSTRACTION •Définition du niveau géométrique(mode vecteur ou mode maillé)•Définition du niveau sémantique(types d’entités modélisées d’un

point de vue fonctionnel, structurel et temporel)

Les systèmes d’information géographique

Les systèmes multi-agents (SMA) sont des outils informatiques qui offrent la possibilité de représenter des entités (simples et autonomes), leurs comportements et leurs interactions.

L’originalité du modèle Agent repose sur sa capacité à représenter un système complexe comme le fruit des interactions des éléments qui le composent. L’utilisation de ce modèle consiste à construire des micro-mondes artificiels par simulation, afin d ’obtenir une meilleure compréhension de son fonctionnement et de ses caractéristiques dynamiques.

Objectifs • Aide à la validation d'hypothèses scientifiques par la comparaison de comportements observés sur un système réel et des résultats de simulations • Aide à la compréhension de phénomènes d'interactions dans les systèmes complexes pour lesquels des modèles analytiques sont difficilement utilisables ou pour des systèmes hautement communicants • Mise en évidence des déficiences dans un modèle théorique ; aide à la définition des priorités pour de nouvelles recherches permettant d'affiner le modèle théorique considéré• Aide à la Décision• Construction de mondes synthétiques

Systèmes adaptés aux simulations multi-agents• Système comprenant des aspects multi-niveaux : comportements de niveau micro dont les effets sont mesurés à un niveau macro• Système complexe au modèle théorique mal défini que l'on cherche à simuler avec un niveau de réalisme suffisant • Système ou les aspects spatiaux-temporels jouent un rôle important.

Les Systèmes Multi-Agents

•La finalité d’un SIG est l’aide à la décision, appuyée sur une information géographique plurielle et des moyens d’analyse, de traitement, de représentation et de communication de cette information.

•Idéalement, l’outil doit savoir répondre aux cinq familles de questions qui suivent :

Objets et phénomènes du monde réelObjets et phénomènes du monde réel

• Où ? (localisation, répartition spatiale...)• Quoi ? (inventaire, proximité, voisinage...)• Comment ? (relations entre les objets,

analyse spatiale…)• Quand ?(analyse temporelle)• Et si…? (scénarii d ’évolution, prospective)

•Pour améliorer l’aide à la décision, les outils SIG doivent donc être couplés avec d’autres outils orientés plus directement sur la modélisation des connaissances (BC), des processus, voire des comportements (SMA)

Le SIG avec les autres outils

Parcellaire foncier

Réseaux

Hydrographie

Mode d ’occupation du sol

Pédologie

Topographie

SCHEMA CONCEPTUEL DE DONNEES

Vue abstraite de la réalité et des phénomènes

SCHEMA CONCEPTUEL DE DONNEES

Vue abstraite de la réalité et des phénomènes

DescriptifDescriptif AgentAgent

IKBS GEAMAS

Modèles

Autres OutilsAutres Outils

SpatialSpatial

ARCINFOARCVIEW,...

connaissancesgéoréférencées

connaissancesstructurées comportementales

connaissancesGéomaticiens SystémiciensCogniticiens

Thématiciens espace et biodiversité

Coopération des outils

Outils Université RéunionOutils Université Réunion

La plate-forme outils

• En entrant dans le 3ème millénaire, la façon de travailler évolue très rapidement dans le monde grâce aux technologies liées à Internet. Le phénomène LINUX est vécu par les informaticiens au quotidien, les recherches sont mises à disposition sur le réseau, puis critiquées par d’autres chercheurs qui font évoluer le système.

• Cette révolution va très vite modifier la manière de concevoir la recherche au niveau des autres chercheurs thématiciens et de l’évaluer sur la base de nouveaux critères de valorisation. La diffusion des connaissances auprès du grand public est un objectif que le chercheur devrait prendre en compte s ’il veut participer à cet élan qui a déjà démarré en informatique et qui n’est pas près de s’arrêter.

Quelle pour le chercheur ?

Recherche Thématique Environnement Tropical Insulaire

Modélisation

CR

ET

IC3

BC

SMA

SIG

BD

POLE

Mer AirTerre

3ème Cycle

RMI SGET COI

CMM

Formation

Développement

Valorisation

COM

Espace BiodiversitéSystémiciens

SICogniticiensGéomaticiens

Outils

IRD

MHN

CIRAD

IFREMER

ARVAM

METEO

CBNM

ONF

PM

VO

Partenaires

régionaux

Audit national

IRD

INRA

INRIA

GET

MNHN

CIRAD

Projets en commun

Partenaires de l’université

CRETIC3Recherche

Partenaires socio-économiques

• Ressources technologiques• Compétences• Formation• Recherche & Développement

•Collectivités locales

•Administrations

•Entreprises

•Chambres consulaires

•Associations

Université de la Réunion

« La recherche technologique a pour finalité de résoudre des problèmes posés par une demande du milieu socio-économique en exploitant des connaissances acquises pour fournir des solutions nouvelles à ces problèmes »

Orientations MJENRT

Centre de ressources du technopole

Valorisation

d'être un centre technologique où chercheurs, entreprises et collectivités locales pourront trouver les outils d'aide à la décision dont elles auraient besoin dans le domaine de la gestion de l'environnement tropical insulaire,

d'être un centre de compétences où les divers acteurs de l'environnement pourront trouver les experts nécessaires pour traiter l'information, la représenter grâce à des outils d'analyse de données adaptés,

d'être un centre de formation aux Systèmes d’Informations de manière à ce que les divers utilisateurs puissent être rapidement efficaces et autonomes,

d'être un centre de recherche & développement où puissent être développés de nouveaux outils d'analyse, testées de nouvelles techniques et validées des méthodes innovantes.

Héberger une plate-forme de créativité ou de co-design pour l ’assemblage des composants permettant la fabrication du Système d’Informations ETIC3.

Rôles du CRETIC3

1

2

34

5

7

10

9

8

6

11

0. Animateur-facilitateur1. Web-Master, Infographiste, Développeur multimédia

2. Systémiciens3. Cogniticiens

4. Géomaticiens5. Chercheurs Espace

6. Chercheurs Biodiversité7. Chercheurs Outils

8. DESS RMI9. DESS SGET10. DESS COI

11. IUP GMI - IAAI

1

1

2

34

1111

L'architecture du (des) bâtiment(s) devrait refléter

l'organisation de ce plateau de production afin de promouvoir le travail

collaboratif au sein des différents projets.

0

Structure du CRETIC3

1

3

4

5

7

10

9

8

6

0. Animateur-facilitateur1. Equipe de développement

2. Systémiciens 3. Cogniticiens 4. Géomaticiens5. Chercheurs Espace

6. Chercheurs Biodiversité7. Chercheurs Outils

8. DESS RMI 9. DESS SGET 10. DESS COI11. IUP STIC- IAAI

2

11

0

e-service i

e-service j

e-service k

Centre de ressources & Plateau de créativité

Equipe de développement - gestion et édition

0. Animateur-facilitateur : N. Conruyt [MCF, IREMIA]1. Chef de projet, Web-Master, Infographiste, Développeur multimédia :

S. Calderoni, M. Raude, B. Pascal, L. Hoarau.

Médiateurs

2. Systémiciens : B. Bonnet [MCF]3. Cogniticiens : N. Conruyt [MCF, IREMIA], R. Courdier [HDR, IREMIA]

4. Géomaticiens : G. Lajoie [MCF, CREGUR], G. Pennober [MCF, CREGUR]

Thématiciens - producteurs de contenus

5. Chercheurs Espace : G. Lajoie [MCF, CREGUR], G. Pennober [MCF, CREGUR], 6. Chercheurs Biodiversité : N. Gravier-Bonnet, [IGR, ECOMAR], T. Pailler [MCF, LBVPGME], L. Bigot [Thèse,

ECOMAR], P. Chabanet [MCF, ECOMAR], C. Bourmaud [PRAG, ECOMAR-IUFM], F. Trentin [PRAG, VO-IUFM]

Architectes logiciels - éditeurs de contenants

8. Chercheurs Outils : D. Grosser [MCF, IREMIA], R. Courdier [MCF, IREMIA], S. Calderoni [IGR, ETIC]9. Porteurs de projet : Y. Geynet [coraux], F. Trentin [poissons], N. Gravier-Bonnet, [hydraires], T. Pailler [herbier],

G. Pennober [SIL], R. Bizamba [gestion des risques]

Equipe en 2004