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La visualisation collaborative: un des grands défis de la science actuelle

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La visualisation collaborative: un des grands défis de la science actuelle!

Actes du séminaire (programme, compte-rendu, résumés)

CEA Saclay - Centre Neurospin. Amphithéâtre J. Talairach

Séminaire MDLS/Aristote, 7 novembre 2013

Coordination scientifique :

Inscriptions closes

Voir aussi la "journée visu" du 6 novembre à l'IBPC.

Présentation :

Aujourd'hui, la visualisation n'est plus une simple étape de post-traitement et de valorisation des résultats d'un calcul. De fait, visualisation et calcul sont devenus intimement liés dans l'activité de modélisation.

Les grands volumes de données (téra-octets) produits par les calculateurs haute-performance nécessitent des gros volumes de pixels (dizaine de méga-pixels). Toutes ces données ne pourront plus être simplement dépouillées par la suite.

La visualisation “en temps réel” offre aux utilisateurs la possibilité d'interagir, de piloter le calcul, de venir fouiller quelques espaces de valeurs pour les paramètres qui guident la simulation. Les dispositifs de visualisation offrent aussi des possibilités nouvelles de travail collaboratif où les chercheurs peuvent échanger autour d'un mur d'image sur les résultats du calcul. Les nouvelles formes de visualisation (rendus temps réel, affichage de variétés, les particules, les textures), peuvent accélérer la mise en évidence de phénomènes encore mal appréhendés et permettre un retour sur la mise en équation ou la discrétisation du système modélisé. Enfin la visualisation reste l'outil incontournable pour explorer un espace de paramètres lorsque la solution recherchée est difficile à qualifier mathématiquement.

Toutes ces possibilités nouvelles facilitent les interactions entre acteurs de différentes disciplines (physiciens, numériciens, informaticiens, graphistes, …), stimulent l'innovation, la créativité et ouvrent la voie à de nouvelles façons de “faire la science”.

Événements

  • Exposition permanente
  • Mur d'images
  • Sessions scientifiques & Table ronde
  • Cocktail & HP Best presentation award
  • Capacité d'accueil: 120 (Clôture au 10/10/2013 soir)

Espace d'exposition

HP best presentation award

Lors du cocktail final, la meilleure présentation se verra remettre un prix offert par HP. Le Jury est composé de Philippe d'Anfray, Thierry Goldmam, Laurent Grandguillot, Thiên-Hiêp Lê et Martial Mancip. Le prix: une tablette HP Slate 21 all-in-one.

Agenda

08:45-09:20 Accueil

09:20-09:30 Ouverture

  • Edouard Audit “Maison de la Simulation”
  • Philippe d'Anfray“Aristote”

09:30-11:00 Animateur de session: Philippe d'Anfray (CEA)

  • Pierre Hénon (Ensad) “Histoire de l'image de synthèse 3D pour la simulation”
  • Vincent Puig (IRI) et Samuel Huron (IRI/Inria-Aviz) “La visualisation comme vecteur de contribution”
  • Patrick Bourdot (LIMSI) “Interactions immersives multi-sensorimotrices: les apports et potentiels de la Réalité Virtuelle et Augmentée”

11:00-11:30 Pause

11:30-12:30 (cont.)

  • Stéphane Masfrand (PSA Peugeot-Citroën) “La réalité virtuelle dans le Groupe PSA Peugeot-Citroën : applications actuelles et perspectives d’évolution.”
  • Patrick Wohlschlegel (Allinea) “Allinea DDT et VisIt: debugger des applications parallèles de hautes performances avec un outil de visualisation”

12:30-14:00 Buffet

14:00-16:00 Animateur de session: Thiên-Hiêp Lê (ONERA)

  • François Courteille, Tom-Michael Thamm (NVIDIA) “NVIDIA indeX - Leveraging GPU-compute Clusters for User-defined Generation of Large-scale Data for Immediate Interactive and Collaborative Visualization”
  • Pierre-Elie Weiss (ONERA) “Big Data Visualization Challenge : Application to Aerodynamics””
  • Florian De Vuyst (ENS Cachan) “Interaction/visualisation temps réel en CFD: vers de nouveaux usages et modes de travail?”
  • Benjamin Leclaire (ONERA) “Visualisation et vision pour la mesure d'écoulements : un apport fondamental”

16:00-16:30 Pause

16:30-18:00 Animateur de session: Thierry Goldmann (IDRIS)

  • Marc Baaden (IBPC) “Le calcul intensif rendu intuitif - visualisation interactive de biomolécules”
  • Jean Favre (CSCS) “Un cluster de visualisation, ou bien un supercalculateur?”
  • Bruno Thooris (CEA) “Visualiser pour comprendre et communiquer: l'astrophysique en 3D”

18:00-18:30 Table ronde

Animée par Martial Mancip avec Pascal Frey (UPMC), Patrick Gillieron (RDMFA), Pierre Hénon (Ensad), Olivier Rouchon (CINES)

18:30-19:30 Cocktail final et remise du HP best presentation award




Résumés des présentations

Pierre Hénon (Ensad) Histoire de l'image de synthèse 3D pour la simulation

La simulation a été le moteur du développement de l'image sur ordinateur: les premières images de synthèse 3D étaient des simulations et ce sont les sociétés spécialisées dans la fabrication de simulateurs qui furent les premières à produire des images de synthèse pour la publicité ou des effets spéciaux numériques pour le cinéma.

De même des algorithmes de rendu sont directement issus des recherches pour simuler le rayonnement de l'arme nucléaire.

La visualisation a donc joué un rôle pionnier et majeur dans le développement de l'image de synthèse.

Retour sur quelques exemples historiques des débuts de la simulation et du mariage image de synthèse/réalité.

Vincent Puig (IRI) et Samuel Huron (IRI/Inria-Aviz) La visualisation comme vecteur de contribution

Dans un monde numérique où les échanges entre individus et machines deviennent un enjeu économique, la collecte et l'organisation de ces métadonnés est stratégique pour l'organisation de la connaissance. Notre hypothèse est que la visualisation de ces métadonnées à une échelle collective offre de nouvelle possibilités d'organisation.

Durant cette présentation nous présenterons deux projets appliqués à la visualisation d'information dynamique et collaborative:

  • 1) Polemic tweet, est une étude de l'impact du déploiement d'un dispositif de visualisation de la contribution sur l'indexation structurée et l'analyse de video. Cette expérimentation a été mené en collaboration avec l'équipe Aviz de l'Inria
  • 2) Visual Sedimentation est une technique de visualisation de flux d'information en temps réel. Visual Sedimentation offre une métaphore pour mettre à jour dynamiquement une classe bien connue de visualisation: les area charts. En discrétisant les flux d'information cette technique permet d'agir au niveau des objets (sélection, annotation, …) tout en gardant un aperçu du contexte.

Pour conclure nous interrogerons comment articuler ces travaux dans la perspective de nouveaux outils d’enseignement et de diffusion des savoirs à l’heure des MOOCs et dans le contexte de ce que nous appelons les Digital Studies.

Patrick Bourdot (LIMSI) Interactions immersives multi-sensorimotrices: les apports et potentiels de la Réalité Virtuelle et Augmentée

Cette présentation vise à donner un aperçu des recherches en Réalité Virtuelle et Augmentée (RV&A) menées au sein de l'équipe VENISE du CNRS / LIMSI. Ces travaux portent, pour la plupart, soit sur ​​la combinaison de rendus immersifs sensori-moteurs (visuel, haptique et/ou audio), soit sur la fusion d'événements sémantiques fournies par des systèmes de reconnaissance de la parole et de gestes. Dans le premier cas , nous abordons plusieurs questions, telles que le contrôle des navigations virtuelles permettant l'implication physique des utilisateurs, ou la spécialisation de certains canaux sensorimoteurs pour aider les utilisateurs dans l'accomplissement de leur tâche plutôt que pour fournir des rendus réalistes. Dans le second cas, nous soulignons la valeur ajoutée, mais aussi les limites de la fusion multimodale des événements en interaction immersive. Nous démontrons également que ce processus de supervision est en mesure de gérer en collaboration immersive. Dernier point mais non le moindre, nous présentons les recherches en cours sur l'immersion en collaboration co- localisée ou à distance. Nous décrivons quelques inconvénients perceptifs de l'immersion co-localisée, et nous esquissons quelques approches possibles pour les résoudre. Enfin, nous présentons une interface utilisateur multi-sensorielle de virtualité augmentée pour une immersion à distance, avec des perspectives sur l'étude de la télé-présence.

Stéphane Masfrand (PSA Peugeot Citroën) La réalité virtuelle dans le Groupe PSA Peugeot-Citroën : applications actuelles et perspectives d’évolution.

En 2014, PSA Peugeot-Citroën célébrera le 10ème anniversaire de son Centre de Réalité Virtuelle (CRV). Situé sur le Centre Technique de Vélizy, le CRV comprend aujourd’hui 2 salles immersives. Ces moyens immersifs permettent aux concepteurs de percevoir les futurs véhicules en relief et à l’échelle 1 avant même la fabrication de maquettes physiques. Cela contribue à la réduction des délais de développement et permet aussi de réduire les coûts en minimisant le nombre de maquettes et prototypes physiques à réaliser. L’objet de l’exposé est de présenter les applications concrètes de la réalité virtuelle dans le contexte du Groupe. Dans un deuxième temps, les perspectives d’évolution seront abordées sous l’angle des défis scientifiques et techniques à relever.

François Courteille, Tom-Michael Thamm (NVIDIA) NVIDIA indeX - Leveraging GPU-compute Clusters for User-defined Generation of Large-scale Data for Immediate Interactive and Collaborative Visualization

NVIDIA indeX is a GPU cluster-based software solution that enables scalable real-time visualization of large-scale data and is used in the Oil & Gas industries for seismic data interpretation and reservoir/basin modeling. Here, the visualized large-scale stacked seismic data result from pre-processing multi-dimensional or multi-valued raw data, which is multiple times larger. For instance, pre-processing approx. 54 terabyte of pre-stacked data typically generates the seismic attributes of just a 90 gigabyte stacked dataset for visualization. Parallel and distributed computing algorithms are commonly used to process the multi-dimensional or multi-values data on compute clusters. The NVIDIA indeX visualization framework enables the seamless integration of user-defined parallel and distributed compute algorithms to generate seismic attributes. NVIDIA indeX triggers the external compute algorithms and populate the scalable large-scale data rendering algorithm with the resulting ! seismic attributes for immediate real-time display.

Patrick Wohlschlegel (Allinea) Allinea DDT et VisIt: debugger des applications parallèles de hautes performances avec un outil de visualisation

L'écriture de codes parallèles est un challenge pour les développeurs. La multiplication du nombre de cœurs, les nouvelles architectures, la variété des environnements sont autant de facteurs qui rendent la tâche ardue. Des outils, comme Allinea DDT ou Allinea MAP existent pour résoudre ces problèmes et simplifier la vie des scientifiques ou des ingénieurs qui travaillent dans ces environnements. Chez Allinea, nous nous sommes rendu compte que les outils de visualisation (comme VisIt) mettent en évidence très intuitivement des erreurs de calcul qui pourraient survenir lors de l'exécution des applications. Très naturellement, nous nous sommes donc demandés comment exploiter ce type d'informations au sein de notre debugger parallèle Allinea DDT. Et nous avons trouvé des réponses.

Au cours de cette présentation, nous verrons comment faire le lien entre une simple image et un véritable bug, et surtout comment identifier la provenance de ce bug en quelques secondes afin de le résoudre sans effort.

Pierre-Elie Weiss (ONERA) Big Data Visualization Challenge : Application to Aerodynamics

Résumé

Florian de Vuyst (ENS Cachan) Interaction/visualisation temps réel en CFD : vers de nouveaux usages et modes de travail ?

Les processeurs manycores et coprocesseurs graphiques permettent aujourd'hui d'envisager des interactions/contrôles temps réel pour des applications en Mécanique des fluides. Ces gains “soudains” de performance de un à deux ordre de grandeurs nous amènent à réfléchir à de nouveaux usages des outils logiciels de simulation numérique, de nouveaux modes de manipulation et de visualisation, mais aussi à développer le travail collaboratif autour des outils de simulation. Ce changement de paradigme amène aussi à réfléchir à de nouveaux modes d'enseignement, plus réalistes et plus attractifs auprès des étudiants et, pourquoi pas, à de nouveaux modes d'enseignement distants (cf MOOC). On commencera la présentation par une démo de calcul temps réel sur GPU des équations de Navier-Stokes avec interaction écran avec un stylet Infra-rouge. Puis on illustrera la discussion par des exemples de conception R&D et des problématiques d'intérêt où l'interaction/visualisation temps réel apportent une véritable valeur ajoutée.

Benjamin Leclaire (Onera) Visualisation et vision pour la mesure d'écoulements : un apport fondamental

La compréhension des écoulements fluides s'appuie depuis très longtemps sur des visualisations, généralement obtenues par l'ajout de traceurs (colorants, fumées) chargés de matérialiser certaines trajectoires. Depuis une vingtaine d'années, ces approches sont devenues quantitatives, et la PIV (Particle Image Velocimetry) est à l'heure actuelle une technique de mesure incontournable dans le domaine. Cet exposé montrera les liens et apports naturels du domaine de la vision par ordinateur dans l'essor de cette méthode, tout d'abord en termes de modélisation optique. Très récemment, l'utilisation du traitement de données sur cartes graphiques (GPU) a également permis des réductions drastiques en temps de calcul et donc des gains significatifs en souplesse d'utilisation. A l'heure actuelle, l'ONERA développe des algorithmes adaptés à une implémentation multi-GPU afin d'étendre cette souplesse à la mesure dans des domaines 3D. La question de la visualisation, des résultats de mesure cette fois, revient alors avec une acuité particulière. Celle-ci devient une étape primordiale pour l'évaluation critique des résultats, devant permettre de stocker uniquement les données d'intérêt, eu égard à leur volume.

Marc Baaden (IBPC) Le calcul intensif rendu intuitif - visualisation interactive de biomolécules

En faisant appel au calcul intensif, les simulations de dynamique moléculaire avec des modèles de plus en plus réalistes sont capables de nous informer sur les propriétés structurales et fonctionnelles d'assemblages membranaires. Ceci pose des défis importants pour analyser et visualiser efficacement les masses de données générées.

En faisant appel aux techniques issues de la visualisation scientifique, de la réalité virtuelle et/ou augmentée, le chercheur peut observer et explorer en temps réel les mouvements qui animent les molécules. Il peut saisir, allonger et manipuler ces molécules de manière interactive, pour étudier à la fois leur déformation et leur agencement. Les molécules sont rendues palpables par un périphérique à retour d'effort. Dans cette approche, la visualisation et la manipulation interactive occupent une place centrale.

Grâce aux progrès matériels et logiciels (cartes graphiques, réalité augmentée, 3D,..) [1] les possibilités de visualisation scientifique offertes ont significativement évolué. Une retombée concerne la visualisation interactive d'édifices moléculaires de taille croissante, une autre les représentations de plus en plus recherchées prenant en compte des effets d'ombre et de lumière à l'instar des productions hollywoodiennes [2]. Le réalisme s'approche de la qualité des rendus par lancer de rayons. Ceci revêt une importance particulière dans le domaine des simulations numériques qui requièrent des approches artistiques et pédagogiques pour rendre les masses de données générées compréhensibles.

Les travaux présentés s'inscrivent dans le projet ExaViz [3] dont l'ambition est de développer de nouveaux outils de visualisation et d'analyse interactive, voire collaborative.

[1] Chavent et al. ; GPU-powered tools boost molecular visualization (2011), Briefings in Bioinformatics 12, 689 [2] Chavent et al. ; Bientôt dans votre amphithéâtre, la chimie fera son cinéma ! De la bonne utilisation des ressources informatiques pour l'enseignement : visualisation moléculaire, illustration de processus chimiques et de modèles physiques (2012), Actualité Chimique 363, Mai 2012 [3] http://exaviz.simlab.ibpc.fr

Jean Favre (CNSC) Un cluster de visualization, ou bien un supercalculateur?

Qui n'a pas accès a un supercalculateur aujourd'hui? peut-il remplacer le cluster de visualisation classique? Cela semble facile. Les ressources hardware sont plus grosses et plus efficaces. Le passage au supercalculateur n'est pourtant pas sans embûche. Nous verrons a travers l'usage de deux applications open-source, VisIt et ParaView, quels sont les méthodes et les compromis utilisés.

Bruno Thooris (CEA/IRFU Saclay) Visualiser pour comprendre et communiquer : l’astrophysique en 3D

Les nouvelles générations de supercalculateurs massivement parallèles ont permis des avancées majeures dans la complexité et la taille des simulations numériques, en particulier dans le domaine de l'astrophysique. Dans le cadre du projet COAST (Computational Astrophysics), des outils génériques pour la simulation et la visualisation de la formation des structures de l'Univers ont été développés . En particulier, l'application SDvision permet d’analyser des données scientifiques massives par une navigation immersive en 3D. Elle comprend également des modules pour la production de vidéos stéréoscopiques pour l’analyse mais aussi pour la communication avec le public. Grâce à sa généricité, SDvision ne se limite pas à des données astrophysiques, comme en témoigne son utilisation pour la visualisation de la turbulence à l'intérieur du plasma d'ITER, du comportement du faisceau dans l’accélérateur IFMIF ou des interactions nucléaires dans les modèles théoriques.

Visuthèque



public/seminaires/seminaire-2013-11-07.txt · Dernière modification: 2014/01/07 17:33 par aristote
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