Annonce

Les commentaires sont clos.

Stage M2 - Montpellier - LIRMM - CNRS

18 Novembre 2021


Catégorie : Stagiaire


Intégration de modèle de simulation L-systems au navigateur de structure morphodynamique MorphoNet.

Contexte :

Ce projet se place dans le contexte des problématiques de la biologie appréhendées par une approche interdisciplinaire. Nous avons développé un nouveau concept de navigateur web morphodynamique appelé MorphoNet (https://morphonet.org/) permettant d’interagir avec des données maillées segmentées à grande échelle, dans une philosophie FAIR. MorphoNet consiste en 1) une interface utilisateur graphique intuitive, fonctionnant sur un navigateur web standard ; 2) une base de données relationnelle pour le stockage et l'organisation des données morphologiques complexes 3D + temps à afficher, capturées à un seul point temporel ou comme une série temporelle ; 3) un ensemble de formats génériques utilisés pour la représentation des données. MorphoNet permet d’explorer des jeux de données biologiques complexes sur lequel des données quantitatives ou génétiques peuvent être projetées. L’interaction possible par cet outil en ligne permet principalement de personnaliser des vues morphodynamique et d’en éditer les propriétés. A ce jour, il n’est pas possible d’éditer la forme et son évolution de l’objet affiché. Pour cela, le couplage avec des simulateurs est nécessaire.Dans le domaine de la modélisation des plantes, l’outils de simulation L-Py (https://lpy.rtfd.io) integre le formalisme des L-systems avec le langage de modélisation Python et a permis de développer un grand nombre de modèles de morphogénèse de plantes (manguier, pommier, arabidopsis, tomate, etc.). A partir de quelques paramètres et règles de développement, une simulation est générée efficacement. Néanmoins, l’interaction avec le modèle et l’édition de ses propriétés au cours de la simulation sont très limitées, ne permettant pas des expérimentations virtuelles sophistiquées incluant des interventions de l’utilisateur.

 

Objectif :

Le but de ce sujet de stage de Master est de faire interagir la plateforme MorphoNet avec le simulateur L-Py pour permettre l’exploration et l’interaction avec un modèle de plante virtuelle. Dans le cadre du projet Physioscope, ce couplage permettra à l'expérimentateur d’interagir de manière fluide et collaborative avec le modèle de simulation pour modifier des variables/paramètres de manière globale ou localisée sur l’architecture de la plante et dans le temps, et de visualiser les simulations dans une architecture dynamique de plante de manière à faciliter leur analyse. Un objectif important sera de permettre de la visualisation et l’interaction avec des réseaux multi-régulateurs (hormone, sucre, etc) qui contrôlent la croissance de la plante. Des feed-backs intuitifs entre l’interaction avec les réseaux et les formes générées seront à simuler.
Dans la pratique, le travail consistera à intégrer de nouveaux plugins python développés en L-Py à MorphoNet afin de permettre au cours de la simulation de pouvoir contrôler les modèles. Les développements réalisés seront cependant génériques permettant l’interaction dynamique entre des structures 3D et les simulations des modèles de manière générale. Une des difficultés sera de concevoir une interface intuitive de manipulation de réseaux de régulation et de s’assurer de la fluidité des interactions. Pour cela, il faudra concevoir une API permettant de communiquer entre les deux plateformes, afin notamment d’optimiser les ressources computationnelles à travers un explorateur web. Un serveur de calcul dédié sera mis en place pour gérer la pile de calcul induite par les interactions en ligne avec les modèles, avec possibilité de paralléliser les calculs les plus coûteux.

Les missions qui seront confiées au stagiaire seront :

  • - Intégrer dans MorphoNet les formats de maillage générés par L-Py.
  • - Interfacer en python coté serveur le lancement automatique de L-Py au démarrage de MorphoNet (selon le type d’utilisateur)
  • - Développer des plugins MorphoNet en python permettant de lancer des routines L-Py.
  • -  Optimiser l’interactivité client-serveur (MorphoNet-LPy)

Profil souhaité:

Connaissances en informatique : architecture client-serveur, gestion de données, modélisation, programmation et communication multilangages, parallélisation. Bonnes capacités de codage (Unity, C#, Python, C++).
Autonomie ;

Curiosité pour la biologie;
Langues : français et/ou anglais courant

 

  • Encadrements:

  • Emmanuel Faure, CNRS, Équipe ICAR, LIRMM.
    Frédéric Boudon, CIRAD, Équipe Phenomen, UMR AGAP.
    avec l’appui de :
    Jessica Bertheloot, INRAE, Equipe STRAGENE, UMR IRHS, Angers. Christophe Godin, Inria, Équipe MOSAIC, ENS Lyon.

    Les candidatures (CV et lettre de motivation) sont à adresser à emmanuel.faure@lirmm.fr et frederic.boudon@cirad.fr