Simulation de comportements individuels instinctifs d'animaux dans leur environnement : de la description éthologique à l'exécution de comportements réactifs
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Abstract EN:
In the scope of complex systems modeling, this thesis focuses on animal's behaviors description and their simulation in a virtual reality system. The objective is to interface biological modelings and the behavior-based execution's systems. Our modeling scale is that of external observation of individuals in their environment (animats), based on individual-based models of ethology. Our approach was to build a modular architecture allowing the handling of concepts used by the behavioral rules and their process. Our proposal is the simulator behavioRis. It deals with interface between biological description and its simulation. It proposes on the one hand an execution's architecture based on multi-agents system, and on the other hand a declaratory Behavior Description Language. Four components were identified and reified by architecture. (1) Perception component enables to simulate the perceptive capabilities of the animat, (2) InternalState component defines the intermediate variables of ethological modeling using influences' graphs, (3) Behavior component deals with behavorial rules using fuzzy logic, (4) and Controller component reproduce the biomechanical model. This proposal was applied to two simulations of fish behaviors. The first application illustrates the modeling of a well known ethogram, and the second uses the simulator as an experimentation's laboratory of behaviors and shows the expressivity of the language.
Abstract FR:
Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la modélisation de systèmes complexes, et s'intéresse à la description de comportements animaux en vue de leur simulation dans un univers virtuel. La problématique se trouve à l'interface entre les modélisations biologiques et les systèmes d'exécution basés comportements. L'échelle de modélisation est celle de l'observation extérieure des individus dans leur environnement (les animats), basée sur les modèles individu-centrés de l'éthologie. Notre démarche a été de construire une architecture modulaire qui permette de manipuler les concepts utilisés par les règles comportementales et de les exécuter. Notre proposition, le simulateur behavioRis, propose d'une part une architecture d'exécution basée sur un systèmes multi-agents, et d'autre part un language déclaratif de description du comportement. Quatre composantes ont été identifiés et reifiés dans l'architecture : (1) le composant Perception permet de simuler les capacités perceptives de l'animat, (2) le composant InternalState définit sous forme de graphes d'influences les variables intermédiaires, (3) le composant Behavior déclenchent les règles comportementales par l'utilisation d'un système d'inférence floue et (4) le composant Controller reproduit le modèle biomécanique. Cette proposition a été appliquée à la simulation de comportements de poissons dans deux projets. La première application illustre la modélisation d'un éthnogramme connu, et la seconde utilise le simulateur comme laboratoire d'expérimentaion de comportements et montre l'expressivité du language.