Dumoulin Nicolas

Irstea − Lisc
9 avenue Blaise Pascal − CS 20085
63178 Aubière − France
+33 4 73 44 07 29
Contact

Computer scientist. java technologies − software design − simulation − numerical exploration

Interests

I'm part of the LISC since 2006, as a computer scientist engineer.

One of my motivations is to produce reproductible results and to guarantee their quality.

I'm involved in:

individual-based model design, development and deployement. We're designing a large variety of individual-based models, and I participate actively in their development for ensuring their conception and quality. We're coding with the Java language, and I recommand to use a set of tools for a better team work:
- a version control system (like subversion or git)
- maven: a build automation tool that ensures to build identically (and easily) the software on any computer
- a framework for unit testing (like junit)
design of experiment for exploring complex models, including sensivity analysis and calibration. I'm part of the french network Mexico
high performance computing. Our numerical models requires a lot of simulations, that are naturally independents, so we can easily take advantage of distributed computation architecture. I'm part of the project OpenMOLE

Publications

Journal Articles (8)

Wei W., P. Larrey lassalle, T. Faure, N. Dumoulin, P. Roux, J.D. Mathias
Using the reliability theory for assessing the decision confidence probability for comparative Life Cycle Assessments
Environmental Science & Technology 50 (5), 2016
doi web bib

@article{PUB00046749, author = {Wei W. and Larrey lassalle, P. and Faure, T. and Dumoulin, N. and Roux, P. and Mathias, J.D.}, title = {Using the reliability theory for assessing the decision confidence probability for comparative Life Cycle Assessments}, journal = {Environmental Science & Technology}, volume = {50}, number = {5}, pages = {2272-2280}, url = {http://cemadoc.irstea.fr/cemoa/PUB00046749}, doi = {http://dx.doi.org/10.1021/acs.est.5b03683}, year = {2016}, affiliation = {IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA MONTPELLIER UMR ITAP FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA MONTPELLIER UMR ITAP FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA}, abstract = {}, }
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J.D. Mathias, A. Alzina, M. Grédiac, P. Michaud, P. Roux, H. De Baynast, C. Delattre, N. Dumoulin, T. Faure, P. Larrey Lassalle, N. Mati Baouche, F. Pennec, S. Sun, N. Tessier Doyen, E. Toussaint, W. Wei
Upcycling sunflower stems as natural fibers for biocomposite applications
Bioresources 10 (4), 2015
abs web bib

One of the big global, environmental, and socioeconomic challenges of today is to make a transition from fossil fuels to biomass as a sustainable supply of renewable raw materials for industry. Growing public awareness of the negative environmental effects of petrochemical-based products adds to the need for alternative production chains, especially in materials science. One option lies in the value-added upcycling of agricultural by-products, which are increasingly being used for biocomposite materials in transport and building sector applications. Here, sunflower by-product (obtained by grinding the stems) is considered as a source of natural fibers for engineered biocomposite material. Recent results are shown for the main mechanical properties of sunflower-based biocomposites and the socioeconomic impact of their use. This paper demonstrates that sunflower stem makes a good candidate feedstock for material applications. This is due not only to its physical and chemical properties, but also to its socioeconomic and environmental rationales.
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@article{PUB00046747, author = {Mathias, J.D. and Alzina, A. and Grédiac, M. and Michaud, P. and Roux, P. and De Baynast, H. and Delattre, C. and Dumoulin, N. and Faure, T. and Larrey Lassalle, P. and Mati Baouche, N. and Pennec, F. and Sun, S. and Tessier Doyen, N. and Toussaint, E. and Wei, W.}, title = {Upcycling sunflower stems as natural fibers for biocomposite applications}, journal = {Bioresources}, volume = {10}, number = {4}, pages = {8076-8088}, url = {http://cemadoc.irstea.fr/cemoa/PUB00046747}, year = {2015}, affiliation = {IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; UNIVERSITE DE LIMOGES LABORATOIRE GEMH LIMOGES FRA ; UNIVERSITE DE CLERMONT FERRAND I INSTITUT PASCAL FRA ; UNIVERSITE DE CLERMONT FERRAND I INSTITUT PASCAL FRA ; IRSTEA MONTPELLIER UMR ITAP FRA ; UNIVERSITE DE CLERMONT FERRAND I INSTITUT PASCAL FRA ; UNIVERSITE DE CLERMONT FERRAND I INSTITUT PASCAL FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA MONTPELLIER UMR ITAP FRA ; UNIVERSITE DE CLERMONT FERRAND I INSTITUT PASCAL FRA ; UNIVERSITE DE LIMOGES LABORATOIRE GEMH LIMOGES FRA ; UNIVERSITE DE CLERMONT FERRAND I INSTITUT PASCAL FRA ; UNIVERSITE DE LIMOGES LABORATOIRE GEMH LIMOGES FRA ; UNIVERSITE DE CLERMONT FERRAND I INSTITUT PASCAL FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA}, abstract = {One of the big global, environmental, and socioeconomic challenges of today is to make a transition from fossil fuels to biomass as a sustainable supply of renewable raw materials for industry. Growing public awareness of the negative environmental effects of petrochemical-based products adds to the need for alternative production chains, especially in materials science. One option lies in the value-added upcycling of agricultural by-products, which are increasingly being used for biocomposite materials in transport and building sector applications. Here, sunflower by-product (obtained by grinding the stems) is considered as a source of natural fibers for engineered biocomposite material. Recent results are shown for the main mechanical properties of sunflower-based biocomposites and the socioeconomic impact of their use. This paper demonstrates that sunflower stem makes a good candidate feedstock for material applications. This is due not only to its physical and chemical properties, but also to its socioeconomic and environmental rationales.}, }
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T. Rougier, G. Lassalle, H. Drouineau, N. Dumoulin, T. Faure, G. Deffuant, E. Rochard, P. Lambert
The Combined Use of Correlative and Mechanistic Species Distribution Models Benefits Low Conservation Status Species
PLoS One 10 (10), 2015
abs pdf doi bib

Species can respond to climate change by tracking appropriate environmental conditions in space, resulting in a range shift. Species Distribution Models (SDMs) can help forecast such range shift responses. For few species, both correlative and mechanistic SDMs were built, but allis shad (Alosa alosa), an endangered anadromous fish species, is one of them. The main purpose of this study was to provide a framework for joint analyses of correlative and mechanistic SDMs projections in order to strengthen conservation measures for species of conservation concern. Guidelines for joint representation and subsequent interpretation of models outputs were defined and applied. The present joint analysis was based on the novel mechanistic model GR3D (Global Repositioning Dynamics of Diadromous fish Distribution) which was parameterized on allis shad and then used to predict its future distribution along the European Atlantic coast under different climate change scenarios (RCP 4.5 and RCP 8.5). We then used a correlative SDM for this species to forecast its distribution across the same geographic area and under the same climate change scenarios. First, projections from correlative and mechanistic models provided congruent trends in probability of habitat suitability and population dynamics. This agreement was preferentially interpreted as referring to the species vulnerability to climate change. Climate change could not be accordingly listed as a major threat for allis shad. The congruence in predicted range limits between SDMs projections was the next point of interest. The difference, when noticed, required to deepen our understanding of the niche modelled by each approach. In this respect, the relative position of the northern range limit between the two methods strongly suggested here that a key biological process related to intraspecific variability was potentially lacking in the mechanistic SDM. Based on our knowledge, we hypothesized that local adaptations to cold temperatures deserved more attention in terms of modelling, but further in conservation planning as well.
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@article{PUB00045248, author = {Rougier, T. and Lassalle, G. and Drouineau, H. and Dumoulin, N. and Faure, T. and Deffuant, G. and Rochard, E. and Lambert, P.}, title = {The Combined Use of Correlative and Mechanistic Species Distribution Models Benefits Low Conservation Status Species}, title = {L'utilisation conjointe de modèles de distribution d'espèces mécanistes et corrélatifs bénéficie aux espèces menacées}, journal = {PLoS One}, volume = {10}, number = {10}, pages = {21}, pdf = {http://motive.cemagref.fr/_publication/PUB00045248.pdf}, doi = {http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0139194}, year = {2015}, affiliation = {IRSTEA BORDEAUX UR EABX FRA ; IRSTEA BORDEAUX UR EABX FRA ; IRSTEA BORDEAUX UR EABX FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA BORDEAUX UR EABX FRA ; IRSTEA BORDEAUX UR EABX FRA}, abstract = {Species can respond to climate change by tracking appropriate environmental conditions in space, resulting in a range shift. Species Distribution Models (SDMs) can help forecast such range shift responses. For few species, both correlative and mechanistic SDMs were built, but allis shad (Alosa alosa), an endangered anadromous fish species, is one of them. The main purpose of this study was to provide a framework for joint analyses of correlative and mechanistic SDMs projections in order to strengthen conservation measures for species of conservation concern. Guidelines for joint representation and subsequent interpretation of models outputs were defined and applied. The present joint analysis was based on the novel mechanistic model GR3D (Global Repositioning Dynamics of Diadromous fish Distribution) which was parameterized on allis shad and then used to predict its future distribution along the European Atlantic coast under different climate change scenarios (RCP 4.5 and RCP 8.5). We then used a correlative SDM for this species to forecast its distribution across the same geographic area and under the same climate change scenarios. First, projections from correlative and mechanistic models provided congruent trends in probability of habitat suitability and population dynamics. This agreement was preferentially interpreted as referring to the species vulnerability to climate change. Climate change could not be accordingly listed as a major threat for allis shad. The congruence in predicted range limits between SDMs projections was the next point of interest. The difference, when noticed, required to deepen our understanding of the niche modelled by each approach. In this respect, the relative position of the northern range limit between the two methods strongly suggested here that a key biological process related to intraspecific variability was potentially lacking in the mechanistic SDM. Based on our knowledge, we hypothesized that local adaptations to cold temperatures deserved more attention in terms of modelling, but further in conservation planning as well.}, }
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W. Wei, P. Larrey Lassalle, T. Faure, N. Dumoulin, P. Roux, J.D. Mathias
How to conduct a proper sensitivity analysis in life cycle assessment: Taking into account correlations within LCI data and interactions within the LCA calculation model
Environmental Science & Technology 49 (1), 2015
abs doi web bib

Sensitivity analysis (SA) is a significant tool for studying the robustness of results and their sensitivity to uncertainty factors in life cycle assessment (LCA). It highlights the most important set of model parameters to determine whether data quality needs to be improved, and to enhance interpretation of results. Interactions within the LCA calculation model and correlations within Life Cycle Inventory (LCI) input parameters are two main issues among the LCA calculation process. Here we propose a methodology for conducting a proper SA which takes into account the effects of these two issues. This study first presents the SA in an uncorrelated case, comparing local and independent global sensitivity analysis. Independent global sensitivity analysis aims to analyze the variability of results because of the variation of input parameters over the whole domain of uncertainty, together with interactions among input parameters. We then apply a dependent global sensitivity approach that makes minor modifications to traditional Sobol indices to address the correlation issue. Finally, we propose some guidelines for choosing the appropriate SA method depending on the characteristics of the model and the goals of the study. Our results clearly show that the choice of sensitivity methods should be made according to the magnitude of uncertainty and the degree of correlation.
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@article{PUB00046736, author = {Wei, W. and Larrey Lassalle, P. and Faure, T. and Dumoulin, N. and Roux, P. and Mathias, J.D.}, title = {How to conduct a proper sensitivity analysis in life cycle assessment: Taking into account correlations within LCI data and interactions within the LCA calculation model}, journal = {Environmental Science & Technology}, volume = {49}, number = {1}, pages = {377-385}, url = {http://cemadoc.irstea.fr/cemoa/PUB00046736}, doi = {http://dx.doi.org/10.1021/es502128k}, year = {2015}, affiliation = {IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA MONTPELLIER UMR ITAP FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA MONTPELLIER UMR ITAP FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA}, abstract = {Sensitivity analysis (SA) is a significant tool for studying the robustness of results and their sensitivity to uncertainty factors in life cycle assessment (LCA). It highlights the most important set of model parameters to determine whether data quality needs to be improved, and to enhance interpretation of results. Interactions within the LCA calculation model and correlations within Life Cycle Inventory (LCI) input parameters are two main issues among the LCA calculation process. Here we propose a methodology for conducting a proper SA which takes into account the effects of these two issues. This study first presents the SA in an uncorrelated case, comparing local and independent global sensitivity analysis. Independent global sensitivity analysis aims to analyze the variability of results because of the variation of input parameters over the whole domain of uncertainty, together with interactions among input parameters. We then apply a dependent global sensitivity approach that makes minor modifications to traditional Sobol indices to address the correlation issue. Finally, we propose some guidelines for choosing the appropriate SA method depending on the characteristics of the model and the goals of the study. Our results clearly show that the choice of sensitivity methods should be made according to the magnitude of uncertainty and the degree of correlation.}, }
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T. Rougier, H. Drouineau, N. Dumoulin, T. Faure, G. Deffuant, E. Rochard, P. Lambert
The GR3D model, a tool to explore the Global Repositioning Dynamicsof Diadromous fish Distribution
Ecological Modelling 283, 2014
abs doi web bib

Within the context of ongoing environmental changes, the life history of diadromous fish represents areal potential for exploring and colonizing new environments due to high potential dispersal abilities. Theuse of dynamic approaches to assess how these species will respond to climate change is a challenging issue and mechanistic models able to incorporate biological and evolutionary processes are a promising tool. To this end we developed an individual-based model, called GR3D (Global Repositioning Dynamicsfor Diadromous fish Distribution), combining climatic requirements and population dynamics with an explicit dispersal process to evaluate potential evolution of their distribution area in the context of climatic change. This paper describes thoroughly the model structure and presents an exploratory test casewhere the repositioning of a virtual allis shad (Alosa alosa L.) population between two river catchments under a scenario of temperature increase was assessed. The global sensitivity analysis showed that land-scape structure and parameters related to sea lifespan and to survival at sea were crucial to determine the success of colonization. These results were consistent with the ecology of this species. The integration of climatic factors directly into the processes and the explicit dispersal process make GR3D an original and relevant tool to assess the repositioning dynamics and persistence of diadromous fish facing climate change.
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@article{PUB00041011, author = {Rougier, T. and Drouineau, H. and Dumoulin, N. and Faure, T. and Deffuant, G. and Rochard, E. and Lambert, P.}, title = {The GR3D model, a tool to explore the Global Repositioning Dynamicsof Diadromous fish Distribution}, journal = {Ecological Modelling}, volume = {283}, pages = {31-44}, url = {http://cemadoc.irstea.fr/cemoa/PUB00041011}, doi = {http://dx.doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2014.03.019}, year = {2014}, affiliation = {IRSTEA BORDEAUX UR EABX FRA ; IRSTEA BORDEAUX UR EABX FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA BORDEAUX UR EABX FRA ; IRSTEA BORDEAUX UR EABX FRA}, abstract = {Within the context of ongoing environmental changes, the life history of diadromous fish represents areal potential for exploring and colonizing new environments due to high potential dispersal abilities. Theuse of dynamic approaches to assess how these species will respond to climate change is a challenging issue and mechanistic models able to incorporate biological and evolutionary processes are a promising tool. To this end we developed an individual-based model, called GR3D (Global Repositioning Dynamicsfor Diadromous fish Distribution), combining climatic requirements and population dynamics with an explicit dispersal process to evaluate potential evolution of their distribution area in the context of climatic change. This paper describes thoroughly the model structure and presents an exploratory test casewhere the repositioning of a virtual allis shad (Alosa alosa L.) population between two river catchments under a scenario of temperature increase was assessed. The global sensitivity analysis showed that land-scape structure and parameters related to sea lifespan and to survival at sea were crucial to determine the success of colonization. These results were consistent with the ecology of this species. The integration of climatic factors directly into the processes and the explicit dispersal process make GR3D an original and relevant tool to assess the repositioning dynamics and persistence of diadromous fish facing climate change.}, }
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F. Jabot, T. Faure, N. Dumoulin
EasyABC: Performing efficient approximate Bayesian computation sampling schemes using R
Methods in Ecology and Evolution 4 (7), 2013
abs doi web bib

Approximate Bayesian computation (ABC), a type of likelihood-free inference, is a family of statistical techniques to perform parameter estimation and model selection. It is increasingly used in ecology and evolution, where the models used can be too complex to be handled with standard likelihood techniques. The essence of ABC techniques is to compare simulation outputs to observed data, in order to select the parameter values of the simulations which best fit the data. ABC techniques are thus computationally demanding. This constitutes a key limitation to their implementation. We introduce the R package 'EasyABC' that enables one to launch a series of simulations from the R platform and to retrieve the simulation outputs in an appropriate format for post-processing. The 'EasyABC' package further implements several efficient parameter sampling schemes to speed up the ABC procedure: on top of the standard prior sampling, it implements various algorithms to perform sequential (ABC-sequential) and Markov chain Monte Carlo (ABC-MCMC) sampling schemes. The package functions can furthermore make use of parallel computing. The R package 'EasyABC' complements the package 'abc' which enables various post-processing of simulation outputs. 'EasyABC' makes several state-of-the-art ABC implementations available to the large community of R users in the fields of ecology and evolution. It is a freely available R package under the GPL license, and it can be downloaded at http://cran.r-project.org/web/packages/EasyABC/index.html.
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@article{PUB00038743, author = {Jabot, F. and Faure, T. and Dumoulin, N.}, title = {EasyABC: Performing efficient approximate Bayesian computation sampling schemes using R }, journal = {Methods in Ecology and Evolution}, volume = {4}, number = {7}, pages = {684-687}, url = {http://cemadoc.irstea.fr/cemoa/PUB00038743}, doi = {http://dx.doi.org/10.1111/2041-210X.12050}, year = {2013}, affiliation = {IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA}, abstract = {Approximate Bayesian computation (ABC), a type of likelihood-free inference, is a family of statistical techniques to perform parameter estimation and model selection. It is increasingly used in ecology and evolution, where the models used can be too complex to be handled with standard likelihood techniques. The essence of ABC techniques is to compare simulation outputs to observed data, in order to select the parameter values of the simulations which best fit the data. ABC techniques are thus computationally demanding. This constitutes a key limitation to their implementation. We introduce the R package 'EasyABC' that enables one to launch a series of simulations from the R platform and to retrieve the simulation outputs in an appropriate format for post-processing. The 'EasyABC' package further implements several efficient parameter sampling schemes to speed up the ABC procedure: on top of the standard prior sampling, it implements various algorithms to perform sequential (ABC-sequential) and Markov chain Monte Carlo (ABC-MCMC) sampling schemes. The package functions can furthermore make use of parallel computing. The R package 'EasyABC' complements the package 'abc' which enables various post-processing of simulation outputs. 'EasyABC' makes several state-of-the-art ABC implementations available to the large community of R users in the fields of ecology and evolution. It is a freely available R package under the GPL license, and it can be downloaded at http://cran.r-project.org/web/packages/EasyABC/index.html. }, }
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F. Chuffart, N. Dumoulin, T. Faure, G. Deffuant
SimExplorer: programming experimental design on models and managing quality of modelling process
International Journal of Agricultural and Environmental Information Systems IJAEIS 1 (1), 2010
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This article describes Simexplorer, a computer framework for managing simulation experiments and, to some extent, the scientific quality of the modelling process. An information system, included in the framework, insures the traceability of the experiments and their reproducibility and thus contributes to the modelling process quality management. Moreover, this information system provides facilities for sharing and exchanging components of experiment scenarios. The authors illustrate the use of the framework on a simple example of modelling process.
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@article{PUB00028275, author = {Chuffart, F. and Dumoulin, N. and Faure, T. and Deffuant, G.}, title = {SimExplorer: programming experimental design on models and managing quality of modelling process}, title = {SimExplorer : programmer des plans d'expérience sur les modèles et gérer la traçabilité des expériences}, journal = {International Journal of Agricultural and Environmental Information Systems IJAEIS}, volume = {1}, number = {1}, pages = {55-68}, url = {http://cemadoc.irstea.fr/cemoa/PUB00028275}, doi = {http://dx.doi.org/10.4018/jaeis.2010101304}, year = {2010}, affiliation = {CEMAGREF CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; CEMAGREF CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; CEMAGREF CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; CEMAGREF CLERMONT FERRAND UR LISC FRA}, abstract = {This article describes Simexplorer, a computer framework for managing simulation experiments and, to some extent, the scientific quality of the modelling process. An information system, included in the framework, insures the traceability of the experiments and their reproducibility and thus contributes to the modelling process quality management. Moreover, this information system provides facilities for sharing and exchanging components of experiment scenarios. The authors illustrate the use of the framework on a simple example of modelling process. }, }
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N. Dumoulin
SimAquaLife : un cadriciel pour la modélisation de la dynamique spatiale d'organismes aquatiques
Technique et Science Informatiques 26 (6), 2007
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Individual-based modelling of ecosystems necessitates a multi-disciplinary approach, making tough the development and the maintenance of these models. Several individual-based modelling platforms exist and make possible to simplify the design and maintenance tasks, however we consider that we could improve by isolating aspects related to modeling from the other aspects mainly related to the simulation techniques and to the display of results. Without taking into account aspect-oriented programming, we propose a software framework which makes an intensive use of metadatas to simplify the use and development of models, and also to produce automatically graphical user interfaces for data settings and results display. This approach is based on the metamodelling concept of model engineering. The software framework has been mainly developed for the spatialized and individual-centered simulation of aquatic organisms movements, mainly river fresh water fishes and eels at different development stages. / a modélisation individu-centrée d'écosystèmes fait intervenir plusieurs disciplines, ce qui a pour effet de compliquer le développement et la maintenance de ces modèles. Plusieurs plate-formes de modélisation individu-centrée existent et permettent de faciliter ces tâches. Nous considérons qu'elles pourraient être encore plus efficaces en isolant les aspects liés à la modélisation des autres aspects principalement liés à la simulation et à la visualisation des résultats. Sans faire appel à la programmation par aspects, nous proposons un cadriciel qui utilise intensivement les métadonnées pour faciliter l'écriture et l'utilisation modèles, et pour produire automatiquement les interfaces utilisateurs de saisie des données et d'affichage des résultats. Cette approche repose sur le concept de métamodélisation de l'ingénierie des modèles. Le cadriciel proposé a été développé principalement .pour la simulation spatialisée et individu-centrée des déplacements d'organismes aquatiques tels que les poissons et les anguilles d'eau douce à différents stades de leur développement.
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@article{PUB00022542, author = {Dumoulin, N.}, title = {SimAquaLife : un cadriciel pour la modélisation de la dynamique spatiale d'organismes aquatiques}, title = {SimAquaLife: a framework for aquatic organisms spatial dynamics modelling}, journal = {Technique et Science Informatiques}, volume = {26}, number = {6}, pages = {701-721}, url = {http://cemadoc.irstea.fr/cemoa/PUB00022542}, year = {2007}, affiliation = {CEMAGREF CLERMONT FERRAND LISC}, abstract = {Individual-based modelling of ecosystems necessitates a multi-disciplinary approach, making tough the development and the maintenance of these models. Several individual-based modelling platforms exist and make possible to simplify the design and maintenance tasks, however we consider that we could improve by isolating aspects related to modeling from the other aspects mainly related to the simulation techniques and to the display of results. Without taking into account aspect-oriented programming, we propose a software framework which makes an intensive use of metadatas to simplify the use and development of models, and also to produce automatically graphical user interfaces for data settings and results display. This approach is based on the metamodelling concept of model engineering. The software framework has been mainly developed for the spatialized and individual-centered simulation of aquatic organisms movements, mainly river fresh water fishes and eels at different development stages. / a modélisation individu-centrée d'écosystèmes fait intervenir plusieurs disciplines, ce qui a pour effet de compliquer le développement et la maintenance de ces modèles. Plusieurs plate-formes de modélisation individu-centrée existent et permettent de faciliter ces tâches. Nous considérons qu'elles pourraient être encore plus efficaces en isolant les aspects liés à la modélisation des autres aspects principalement liés à la simulation et à la visualisation des résultats. Sans faire appel à la programmation par aspects, nous proposons un cadriciel qui utilise intensivement les métadonnées pour faciliter l'écriture et l'utilisation modèles, et pour produire automatiquement les interfaces utilisateurs de saisie des données et d'affichage des résultats. Cette approche repose sur le concept de métamodélisation de l'ingénierie des modèles. Le cadriciel proposé a été développé principalement .pour la simulation spatialisée et individu-centrée des déplacements d'organismes aquatiques tels que les poissons et les anguilles d'eau douce à différents stades de leur développement.}, }
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Book Chapters (2)

S. Huet, N. Dumoulin, G. Deffuant
A calibration to properly design a model integrating residential mobility and migration in rural area
Advances in Social Simulation 2015, Advances in Intelligent Systems and Computing 528 (p. 163-179), Springer, 2017
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We propose a hybrid microsimulation and agent-based model of mobility integrating migration and residential mobility. We tested it on the evolution of the population of the Cantal, a French “département” with 150,000 inhabitants. We calibrated it using various data sources from 1990 to 2006, and tested its predictions on other data of the same period and on the period 2007-2012. The spatial heterogeneity of the evolution is well reproduced and the model makes surprisingly correct predictions despite numerous simplifying assumptions. From this calibration we learnt more about how to model residential mobility and migration considering an agent-based model approach.
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@book{PUB00054555, author = {Huet, S. and Dumoulin, N. and Deffuant, G.}, author = {Jager, W. and Verbrugge, R. and Flache, A. and De Roo, G. and Hoogduin, L. and Hemelrijkn C.}, title = {A calibration to properly design a model integrating residential mobility and migration in rural area}, title = {Une calibration pour une modélisation pertinente de la mobilité résidentielle et de la migration en zone rurale}, bookTitle = {Advances in Social Simulation 2015, Advances in Intelligent Systems and Computing 528}, publisher = {Springer}, pages = {163-179}, url = {http://cemadoc.irstea.fr/cemoa/PUB00054555}, year = {2017}, affiliation = {IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA}, abstract = {We propose a hybrid microsimulation and agent-based model of mobility integrating migration and residential mobility. We tested it on the evolution of the population of the Cantal, a French “département” with 150,000 inhabitants. We calibrated it using various data sources from 1990 to 2006, and tested its predictions on other data of the same period and on the period 2007-2012. The spatial heterogeneity of the evolution is well reproduced and the model makes surprisingly correct predictions despite numerous simplifying assumptions. From this calibration we learnt more about how to model residential mobility and migration considering an agent-based model approach.}, }
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H. Richard, H. Monod, J. Wang, J. Couteau, N. Dumoulin, B. Poussin, J.C. Soulié, É. Ramat
La boîte à outils Mexico, un environnement générique pour piloter l'exploration numérique de modèles ( Chapitre 9)
Analyse de sensibilité et exploration de modèles : application aux sciences de la nature et de l'environnement (p. 233-253), Quae, 2013
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This chapter is about the development of a generic software environment for managing the explorations of numerical models. / Ce chapitre s’intéresse au développement d’un environnement informatique générique pour piloter l’exploration de modèles.
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@book{PUB00038239, author = {Richard, H. and Monod, H. and Wang, J. and Couteau, J. and Dumoulin, N. and Poussin, B. and Soulié, J.C. and Ramat, É.}, author = {Faivre, R. and Iooss, B. and Mahévas, S. and Makowski, D. and Monod, H.}, title = {La boîte à outils Mexico, un environnement générique pour piloter l'exploration numérique de modèles ( Chapitre 9)}, title = {Mexico Toolbox: A generic software environment for managing the explorations of numerical models}, bookTitle = {Analyse de sensibilité et exploration de modèles : application aux sciences de la nature et de l'environnement}, series = {Savoir faire}, publisher = {Quae}, pages = {233-253}, url = {http://www.quae.com/fr/r2142-analyse-de-sensibilite-et-exploration-de-modeles.html}, cemadoc = {http://cemadoc.irstea.fr/cemoa/PUB00038239}, year = {2013}, affiliation = {INRA AVIGNON FRA ; INRA JOUY EN JOSAS FRA ; INRA JOUY EN JOSAS FRA ; CODE LUTIN SAINT SEBASTIEN SUR LOIRE FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; CODE LUTIN SAINT SEBASTIEN SUR LOIRE FRA ; CIRAD MONTPELLIER FRA ; UNIVERSITE DU LITTORAL CALAIS FRA}, ISBNISSN = {ISBN 978-2-7592-1906-3}, abstract = {This chapter is about the development of a generic software environment for managing the explorations of numerical models. / Ce chapitre s’intéresse au développement d’un environnement informatique générique pour piloter l’exploration de modèles. }, }
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In Proceedings (16)

S. Huet, N. Dumoulin, G. Deffuant
A calibration to properly design a model integrating residential mobility and migration in a rural area
11th Conference of the European Social Simulation Association: Social Simulation Conference, 14/09/2015-18/09/2015, Groningen, NLD , 2015
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We propose a hybrid microsimulation and agent-based model of mobility integrating migration and residential mobility. We tested it on the evolution of the population of the Cantal, a French “département” with 150,000 inhabitants. We calibrated it using various data sources from 1990 to 2006, and tested its predictions on other data of the same period and on the period 2007-2012. The spatial heterogeneity of the evolution is well reproduced and the model makes surprisingly correct predictions despite numerous simplifying assumptions. From this calibration we learnt more about how to model residential mobility and migration considering an agent-based model approach.
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@inproceedings{PUB00046433, author = {Huet, S. and Dumoulin, N. and Deffuant, G.}, title = {A calibration to properly design a model integrating residential mobility and migration in a rural area}, title = {Une calibration pour la conception pertinente d'un modèle intégrant mobilité résidentielle et migration dans l'espace rural}, bookTitle = {11th Conference of the European Social Simulation Association: Social Simulation Conference, 14/09/2015-18/09/2015, Groningen, NLD}, url = {http://cemadoc.irstea.fr/cemoa/PUB00046433}, year = {2015}, affiliation = {IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA}, abstract = {We propose a hybrid microsimulation and agent-based model of mobility integrating migration and residential mobility. We tested it on the evolution of the population of the Cantal, a French “département” with 150,000 inhabitants. We calibrated it using various data sources from 1990 to 2006, and tested its predictions on other data of the same period and on the period 2007-2012. The spatial heterogeneity of the evolution is well reproduced and the model makes surprisingly correct predictions despite numerous simplifying assumptions. From this calibration we learnt more about how to model residential mobility and migration considering an agent-based model approach.}, }
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G. Lassalle, T. Rougier, H. Drouineau, N. Dumoulin, T. Faure, G. Deffuant, P. Jatteau, E. Rochard, P. Lambert
Allis shad: A concrete example of how niche shift modelling studies could help in the definition of conservation measures
Aquatic Biodiversity and Ecosystems Conference, 30/08/2015-05/09/2015, Liverpool, GBR (p. 19), 2015
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For most species, only the realized climate niche can realistically be estimated through correlative distribution models. For some species, it has become possible to determine the fundamental niche based on physiological information and a mechanistic understanding. Predicting the future species distributions using both correlative and mechanistic distribution models under climate change scenarios remains as such a rare application. The Allis shad (Alosa alosa) benefited from the attention of the scientific community given its dramatically decreasing trend in all Western European fresh waters. Conservation and restoration measures for the species are undertaken in two key systems of its distribution range where the species was formally a highly abundant exploited natural resource. Both types of distribution models were developed for allis shad and used for predictions but conclusions were never confronted. In the present study, a joint analysis of their results were undertaken to refine conservation actions in the light of climate change impacts. We raised two main concerns regarding: (i) the potential local adaptation of northern populations and (2) the importance of managing a target watershed considering potential existing neighbouring sources of migrants.
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@inproceedings{PUB00045764, author = {Lassalle, G. and Rougier, T. and Drouineau, H. and Dumoulin, N. and Faure, T. and Deffuant, G. and Jatteau, P. and Rochard, E. and Lambert, P.}, title = {Allis shad: A concrete example of how niche shift modelling studies could help in the definition of conservation measures}, bookTitle = {Aquatic Biodiversity and Ecosystems Conference, 30/08/2015-05/09/2015, Liverpool, GBR}, pages = {19}, url = {http://cemadoc.irstea.fr/cemoa/PUB00045764}, year = {2015}, affiliation = {IRSTEA BORDEAUX UR EABX FRA ; IRSTEA BORDEAUX UR EABX FRA ; IRSTEA BORDEAUX UR EABX FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA BORDEAUX UR EABX FRA ; IRSTEA BORDEAUX UR EABX FRA ; IRSTEA BORDEAUX UR EABX FRA}, abstract = {For most species, only the realized climate niche can realistically be estimated through correlative distribution models. For some species, it has become possible to determine the fundamental niche based on physiological information and a mechanistic understanding. Predicting the future species distributions using both correlative and mechanistic distribution models under climate change scenarios remains as such a rare application. The Allis shad (Alosa alosa) benefited from the attention of the scientific community given its dramatically decreasing trend in all Western European fresh waters. Conservation and restoration measures for the species are undertaken in two key systems of its distribution range where the species was formally a highly abundant exploited natural resource. Both types of distribution models were developed for allis shad and used for predictions but conclusions were never confronted. In the present study, a joint analysis of their results were undertaken to refine conservation actions in the light of climate change impacts. We raised two main concerns regarding: (i) the potential local adaptation of northern populations and (2) the importance of managing a target watershed considering potential existing neighbouring sources of migrants.}, }
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S. Westrelin, N. Dumoulin, I. Pauwels
Premiers pas vers la modélisation de la dynamique spatiale d’une population de brochets dans une retenue hydro-électrique
Journées de la Modélisation, 02/06/2015-03/06/2015, Clermont-Ferrand, FRA (p. 17), 2015
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Présentation d'une démarche de modélisation initiée sur les déplacements de brochets adultes suivis par télémétrie acoustique dans un réservoir.
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@inproceedings{PUB00047038, author = {Westrelin, S. and Dumoulin, N. and Pauwels, I.}, title = {Premiers pas vers la modélisation de la dynamique spatiale d’une population de brochets dans une retenue hydro-électrique}, title = {First steps towards the modelling of the spatial dynamics of a pike population in a reservoir.}, bookTitle = {Journées de la Modélisation, 02/06/2015-03/06/2015, Clermont-Ferrand, FRA}, pages = {17}, url = {http://cemadoc.irstea.fr/cemoa/PUB00047038}, year = {2015}, affiliation = {IRSTEA AIX EN PROVENCE UR HYAX FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; INBO BRUXELLES BEL}, abstract = {Présentation d'une démarche de modélisation initiée sur les déplacements de brochets adultes suivis par télémétrie acoustique dans un réservoir.}, }
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S. Bimonte, N. Dumoulin
SimOLAP: A system for the semi-automatic implementation of simulation datawarehouses
10èmes journées francophones sur les Entrepôts de Données et l’Analyse en ligne EDA, 05/06/2014-06/06/2014, Vichy (p. 4), RNTI, 2014
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Data Warehouses and OLAP systems allow decision-makers exploring and analyzing huge volumes of data modeled according the multidimensional model, and extracted from heterogeneous data sources. Usually, DW design is a complex, and time and resources consuming task. Then, DWexperts are necessary during design and implementation phases. In this paper, we present a new methodology and a tool allowing modelers (DW unskilled users) to design and implement DWs for analyzing simulation results data by themselves, without any intervention of DW experts.
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@inproceedings{PUB00040995, author = {Bimonte, S. and Dumoulin, N.}, title = {SimOLAP: A system for the semi-automatic implementation of simulation datawarehouses}, title = {SimOLAP : un système pour l'implémentation semi-automatique d'entrepôts de données de simulation}, bookTitle = {10èmes journées francophones sur les Entrepôts de Données et l’Analyse en ligne EDA, 05/06/2014-06/06/2014, Vichy}, publisher = {RNTI}, pages = {4}, url = {http://cemadoc.irstea.fr/cemoa/PUB00040995}, year = {2014}, affiliation = {IRSTEA CLERMONT FERRAND UR TSCF FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA}, abstract = {Data Warehouses and OLAP systems allow decision-makers exploring and analyzing huge volumes of data modeled according the multidimensional model, and extracted from heterogeneous data sources. Usually, DW design is a complex, and time and resources consuming task. Then, DWexperts are necessary during design and implementation phases. In this paper, we present a new methodology and a tool allowing modelers (DW unskilled users) to design and implement DWs for analyzing simulation results data by themselves, without any intervention of DW experts.}, }
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F. Jabot, T. Faure, N. Dumoulin
EasyABC: performing efficient approximate Bayesian computation sampling schemes using R
ABC (Approximate Bayesian Computation), 30/05/2013-31/05/2013, Rome, ITA , 2013
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1.Approximate Bayesian computation (ABC), also called likelihood-free inference, is a family of statistical techniques to perform parameter inference and model comparison. It is increasingly used in ecology and evolution, where the models used can be too complex to be handled with standard likelihood techniques. The essence of ABC techniques is to compare model simulation outputs to observed data, in order to select the model simulations (and their associated parameter values) which best fit the data. ABC techniques therefore require a large number of model simulations. 2.We introduce the R package 'EasyABC' that enables to launch a series of simulations of a computer code from the R platform and to retrieve the simulation outputs in an appropriate format for post-processing treatments. The 'EasyABC' package further implements several efficient parameter sampling schemes to speed up the ABC procedure: on top of the standard prior sampling, it implements various algorithms to perform sequential (ABC-sequential) and Markov chain Monte Carlo (ABC-MCMC) sampling schemes. The package functions can furthermore make use in parallel of several cores of a multi-core computer. 3.The R package 'EasyABC' complements the package 'abc' which enables various post-processing treatments of simulation outputs. 'EasyABC' will make the up-to-date ABC implementations available to the large community of R users in the fields of ecology and evolution. It is a freely available R package under the GPL license, and it can be downloaded at http://cran.r-project.org/web/packages/EasyABC/index.html .
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@inproceedings{PUB00040536, author = {Jabot, F. and Faure, T. and Dumoulin, N.}, title = {EasyABC: performing efficient approximate Bayesian computation sampling schemes using R}, title = {EasyABC : effectuer des protocoles d'échantillonnages efficaces pour le calcul Bayésien approché avec R}, bookTitle = {ABC (Approximate Bayesian Computation), 30/05/2013-31/05/2013, Rome, ITA}, pdf = {http://motive.cemagref.fr/_publication/PUB00040536.pdf}, year = {2013}, affiliation = {IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA}, abstract = {1.Approximate Bayesian computation (ABC), also called likelihood-free inference, is a family of statistical techniques to perform parameter inference and model comparison. It is increasingly used in ecology and evolution, where the models used can be too complex to be handled with standard likelihood techniques. The essence of ABC techniques is to compare model simulation outputs to observed data, in order to select the model simulations (and their associated parameter values) which best fit the data. ABC techniques therefore require a large number of model simulations. 2.We introduce the R package 'EasyABC' that enables to launch a series of simulations of a computer code from the R platform and to retrieve the simulation outputs in an appropriate format for post-processing treatments. The 'EasyABC' package further implements several efficient parameter sampling schemes to speed up the ABC procedure: on top of the standard prior sampling, it implements various algorithms to perform sequential (ABC-sequential) and Markov chain Monte Carlo (ABC-MCMC) sampling schemes. The package functions can furthermore make use in parallel of several cores of a multi-core computer. 3.The R package 'EasyABC' complements the package 'abc' which enables various post-processing treatments of simulation outputs. 'EasyABC' will make the up-to-date ABC implementations available to the large community of R users in the fields of ecology and evolution. It is a freely available R package under the GPL license, and it can be downloaded at http://cran.r-project.org/web/packages/EasyABC/index.html . }, }
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R. Reuillon, F. Chuffart, M. Leclaire, T. Faure, N. Dumoulin, D. Hill
Declarative task delegation in OpenMOLE
High Performance Computing and Simulation (HPCS), 28/06/2010-02/07/2010, Caen, FRA (p. 55-62), 2010
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In this paper we present OpenMOLE, a scientific framework providing a virtualized runtime environment for distributed computing. Current distributed execution systems do not hide the hardware and software heterogeneity of computing and data resources whereas OpenMOLE provides generic services to develop distributed scientific algorithms independently from the execution environment architecture. OpenMOLE uses abstraction layers to delegate computing tasks with the same high level interface for the major underlying architectures: local processors, batch systems, computational grids, Internet computing and cloud computing. The file access abstraction layer is another key feature helping a generic usage of the computation power provided by grids and clusters. The OpenMOLE framework has been tested with the exploration of a bacterial biofilm simulation with an individual-based model.
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@inproceedings{PUB00031905, author = {Reuillon, R. and Chuffart, F. and Leclaire, M. and Faure, T. and Dumoulin, N. and Hill, D.}, title = {Declarative task delegation in OpenMOLE}, title = {Délégation déclarative de tâche avec OpenMOLE}, bookTitle = {High Performance Computing and Simulation (HPCS), 28/06/2010-02/07/2010, Caen, FRA}, pages = {55-62}, url = {http://cemadoc.irstea.fr/cemoa/PUB00031905}, doi = {http://dx.doi.org/10.1109/HPCS.2010.5547155}, year = {2010}, affiliation = {INSTITUT DES SYSTEMES COMPLEXES PARIS FRA ; LABORATOIRE DE L'INFORMATIQUE DU PARALLELISME LYON FRA ; INSTITUT DES SYSTEMES COMPLEXES PARIS FRA ; CEMAGREF CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; CEMAGREF CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; UNIVERSITE BLAISE PASCAL CLERMONT FERRAND LIMOS CNRS UMR 6158 FRA}, ISBNISSN = {ISBN 978-1-4244-6827-0 }, abstract = {In this paper we present OpenMOLE, a scientific framework providing a virtualized runtime environment for distributed computing. Current distributed execution systems do not hide the hardware and software heterogeneity of computing and data resources whereas OpenMOLE provides generic services to develop distributed scientific algorithms independently from the execution environment architecture. OpenMOLE uses abstraction layers to delegate computing tasks with the same high level interface for the major underlying architectures: local processors, batch systems, computational grids, Internet computing and cloud computing. The file access abstraction layer is another key feature helping a generic usage of the computation power provided by grids and clusters. The OpenMOLE framework has been tested with the exploration of a bacterial biofilm simulation with an individual-based model.}, }
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F. Chuffart, T. Faure, N. Dumoulin, R. Reuillon, G. Deffuant
Design and analysis of computer experiments with SimExplorer
ESM'2008 European Simulation and Modelling Conference, 27/10/2008-29/10/2008, Le Havre, FRA (p. 575-577), EUROSIS, 2008
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SimExplorer is a framework that includes an API and an IDE dedicated to design and analysis of computer experiments. SimExplorer combines blind computing on demand service access, traceability and reporting features and sensitivity analysis tools. This tutorial provides the concepts and exemplifies a typical use of SimExplorer, performing a global sensitivity analysis of a given individual-based predator prey model.
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@inproceedings{PUB00024933, author = {Chuffart, F. and Faure, T. and Dumoulin, N. and Reuillon, R. and Deffuant, G.}, title = {Design and analysis of computer experiments with SimExplorer}, title = {Conception et analyse de plans d'expériences avec SimExplorer}, bookTitle = {ESM'2008 European Simulation and Modelling Conference, 27/10/2008-29/10/2008, Le Havre, FRA}, publisher = {EUROSIS}, pages = {575-577}, url = {http://cemadoc.irstea.fr/cemoa/PUB00024933}, year = {2008}, affiliation = {CEMAGREF CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; CEMAGREF CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; CEMAGREF CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; CEMAGREF CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; CEMAGREF CLERMONT FERRAND UR LISC FRA}, abstract = {SimExplorer is a framework that includes an API and an IDE dedicated to design and analysis of computer experiments. SimExplorer combines blind computing on demand service access, traceability and reporting features and sensitivity analysis tools. This tutorial provides the concepts and exemplifies a typical use of SimExplorer, performing a global sensitivity analysis of a given individual-based predator prey model. }, }
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N. Dumoulin
Décorrélation de séquences de nombres aléatoires pour la simulation de modèles individu-centrés
Journée scientifique de l'Ecole Doctorale SPI « Modélisation Stochastique En Ingénieries », Université Blaise Pascal, Clermont-Ferrand, FRA, Juin 2006 (p. 5), 2006
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Le contenu de cet exposé concerne l'importance de la décorrélation des séquences de nombres aléatoires utilisées par les simulations de modèles individu-centrés. Le contexte de cette étude est l'étude de la dynamique spatiale de poissons de rivière afin d'étudier l'impact des aménagements humains sur les populations animales. Les modèles individu-centrés sont de plus en plus utilisés pour modéliser les écosystèmes, notament en raison de la facilité d'exprimer explicitement les caractéristiques et les comportements des individus du système. Cependant la réalisation et l'étude de tels modèles peuvent rapidement devenir complexe à cause du nombre de paramètres pouvant être pris en compte. Pour limiter l'introduction de nouveaux paramètres, mais également pour pallier au manque de données sur certains phénomènes, les modèles individu-centrés recourent à des processus stochastiques. Par exemple, l'initialisation d'un peuplement peut rarement être faite de manière déterministe mais est souvent réalisée à partir de distribution statistiques basées sur des observations de terrain. Le caractère aléatoire de ces modèles contraint à répéter une simulation avec un même jeu de paramètres, afin de pouvoir observer le comportement moyen du modèle, issu des multiples trajectoires individuelles. Cette agrégation permet d'absorber les phénomènes exceptionnels qui sont dus au hasard, et de ne conserver que la tendance pertinente du modèle. Du fait que la duplication des simulations a pour objectif d'obtenir plusieurs réalisations d'une même expérimentation, les nombres aléatoires utilisés seront nécessairement différents. De plus, la tendance moyenne obtenue sera d'autant plus pertinente si les séquences de nombres aléatoires sont décorrélées. Dans le contexte de la réalisation d'applications d'étude de la dynamique spatiale de poissons de rivière en utilisant des modèles individus-centrés, nous réalisons un cadriciel en langage Java. Ce cadriciel est composé d'un noyau basé sur la description d'un métamodèle du domaine d'étude, d'outils de simulation et de librairies tierces. La génération des nombres aléatoires est assurée par la librairie SA (Stochastique Simulation in Java) de Pierre L'écuyer, qui propose plusieurs implémentations de générateurs performants. Nous avons également mis en place des outils pour réaliser les simulations sur le cluster de calcul du Cemagref, et en particulier pour garantir des séquences de nombres aléatoires non corrélées. La décorrélation des séquences de nombres aléatoires ne peut pas simplement être résolue en initialisant le générateur avec des graines différentes, car cela n'exclue pas un recouvrement partiel des séquences. Pour garantir l'indépendance des séquences de nombres aléatoires utilisées, plusieurs techniques existent, dont celle dite de «découpage de séquence» (ou sequence splitting) que nous avons choisie. Cette technique consiste à découper le flux de nombres aléatoires en séquences de périodes assez longues en regard de la quantité de nombres aléatoires nécessaires à une simulation. Les statuts (appelées aussi graines) de ces séquences sont sauvegardés pour être réutilisées par les différentes réplications, et permettent de reconstituer les séquences respectives. Le stockage de ces séquences n'est en effet pas possible en raison du coût de stockage prohibitif. Ainsi, nous avons précalculé des statuts du générateur que nous utilisons à une période de 10^10, et lors du lancement des simulations, chaque réalisation est affectée d'un indice qui déterminera le statut à utiliser. Le découpage d'une séquence de nombres aléatoires permet de produire des séquences indépendantes qui améliorent la décorrélation des résultats lors de la duplication des expérimentations d'un modèle individu-centré.
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@inproceedings{PUB00020874, author = {Dumoulin, N.}, title = {Décorrélation de séquences de nombres aléatoires pour la simulation de modèles individu-centrés}, title = {Uncorrelation of random numbers sequences for simulation of individual-based models}, bookTitle = {Journée scientifique de l'Ecole Doctorale SPI « Modélisation Stochastique En Ingénieries », Université Blaise Pascal, Clermont-Ferrand, FRA, Juin 2006}, pages = {5}, url = {http://cemadoc.irstea.fr/cemoa/PUB00020874}, year = {2006}, affiliation = {CEMAGREF CLERMONT FERRAND LISC}, abstract = {Le contenu de cet exposé concerne l'importance de la décorrélation des séquences de nombres aléatoires utilisées par les simulations de modèles individu-centrés. Le contexte de cette étude est l'étude de la dynamique spatiale de poissons de rivière afin d'étudier l'impact des aménagements humains sur les populations animales. Les modèles individu-centrés sont de plus en plus utilisés pour modéliser les écosystèmes, notament en raison de la facilité d'exprimer explicitement les caractéristiques et les comportements des individus du système. Cependant la réalisation et l'étude de tels modèles peuvent rapidement devenir complexe à cause du nombre de paramètres pouvant être pris en compte. Pour limiter l'introduction de nouveaux paramètres, mais également pour pallier au manque de données sur certains phénomènes, les modèles individu-centrés recourent à des processus stochastiques. Par exemple, l'initialisation d'un peuplement peut rarement être faite de manière déterministe mais est souvent réalisée à partir de distribution statistiques basées sur des observations de terrain. Le caractère aléatoire de ces modèles contraint à répéter une simulation avec un même jeu de paramètres, afin de pouvoir observer le comportement moyen du modèle, issu des multiples trajectoires individuelles. Cette agrégation permet d'absorber les phénomènes exceptionnels qui sont dus au hasard, et de ne conserver que la tendance pertinente du modèle. Du fait que la duplication des simulations a pour objectif d'obtenir plusieurs réalisations d'une même expérimentation, les nombres aléatoires utilisés seront nécessairement différents. De plus, la tendance moyenne obtenue sera d'autant plus pertinente si les séquences de nombres aléatoires sont décorrélées. Dans le contexte de la réalisation d'applications d'étude de la dynamique spatiale de poissons de rivière en utilisant des modèles individus-centrés, nous réalisons un cadriciel en langage Java. Ce cadriciel est composé d'un noyau basé sur la description d'un métamodèle du domaine d'étude, d'outils de simulation et de librairies tierces. La génération des nombres aléatoires est assurée par la librairie SA (Stochastique Simulation in Java) de Pierre L'écuyer, qui propose plusieurs implémentations de générateurs performants. Nous avons également mis en place des outils pour réaliser les simulations sur le cluster de calcul du Cemagref, et en particulier pour garantir des séquences de nombres aléatoires non corrélées. La décorrélation des séquences de nombres aléatoires ne peut pas simplement être résolue en initialisant le générateur avec des graines différentes, car cela n'exclue pas un recouvrement partiel des séquences. Pour garantir l'indépendance des séquences de nombres aléatoires utilisées, plusieurs techniques existent, dont celle dite de «découpage de séquence» (ou sequence splitting) que nous avons choisie. Cette technique consiste à découper le flux de nombres aléatoires en séquences de périodes assez longues en regard de la quantité de nombres aléatoires nécessaires à une simulation. Les statuts (appelées aussi graines) de ces séquences sont sauvegardés pour être réutilisées par les différentes réplications, et permettent de reconstituer les séquences respectives. Le stockage de ces séquences n'est en effet pas possible en raison du coût de stockage prohibitif. Ainsi, nous avons précalculé des statuts du générateur que nous utilisons à une période de 10^10, et lors du lancement des simulations, chaque réalisation est affectée d'un indice qui déterminera le statut à utiliser. Le découpage d'une séquence de nombres aléatoires permet de produire des séquences indépendantes qui améliorent la décorrélation des résultats lors de la duplication des expérimentations d'un modèle individu-centré. }, }
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N. Dumoulin, T. Faure, D. Hill
Generation of graphical user interface by meta-programming: application to individual based models with Java annotations
SCS International Conference on Modeling and Simulation - Methodology, Tools, Software Applications, Calgary, Canada, Août 2006 (p. 6), SCS, 2006
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The introduction of a new reflection Application Programmer's Interface in the last version of the Java development platform enables the production of advanced programs known as metaprograms. This paper describes how new features such as annotations can be used to produce more flexible code. A revised version of the Observer pattern is proposed and simplifies the addition of an observable subject. Annotations are also used to generate automatically a Graphical User Interface at runtime. This programming technique is then applied to an Individual Based Model dealing with freshwater fishes. / L'introduction d'une nouvelle interface de programmation reflexive dans la dernière version de la plate-forme de développement Java permet la production de programmes évolués connus sous le nom de métaprogrammes. Ce papier décrit comment ces nouvelles fonctionnalités comme les annotations, peuvent être utilisées pour produire du code plus flexible. Une nouvelle version du patron de conception "Observer" est proposé et simplifie l'ajout de sujet observable. Les annotations sont aussi utilisées pour produire automatiquement des interfaces graphiques à l'exécution. Cette technique de programmation est ensuite appliquée à un modèle individu-centré de poissons de rivière.
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@inproceedings{PUB00020867, author = {Dumoulin, N. and Faure, T. and Hill, D.}, title = {Generation of graphical user interface by meta-programming: application to individual based models with Java annotations}, title = {Génération d'interface graphique par métaprogrammation : application à des modèles individu-centrés avec des annotations Java}, bookTitle = {SCS International Conference on Modeling and Simulation - Methodology, Tools, Software Applications, Calgary, Canada, Août 2006}, publisher = {SCS}, pages = {6}, url = {http://cemadoc.irstea.fr/cemoa/PUB00020867}, year = {2006}, affiliation = {CEMAGREF CLERMONT FERRAND LISC ; CEMAGREF CLERMONT FERRAND LISC ; LIMOS UNIVERSITE BLAISE PASCAL CLERMONT FERRAND}, abstract = {The introduction of a new reflection Application Programmer's Interface in the last version of the Java development platform enables the production of advanced programs known as metaprograms. This paper describes how new features such as annotations can be used to produce more flexible code. A revised version of the Observer pattern is proposed and simplifies the addition of an observable subject. Annotations are also used to generate automatically a Graphical User Interface at runtime. This programming technique is then applied to an Individual Based Model dealing with freshwater fishes. / L'introduction d'une nouvelle interface de programmation reflexive dans la dernière version de la plate-forme de développement Java permet la production de programmes évolués connus sous le nom de métaprogrammes. Ce papier décrit comment ces nouvelles fonctionnalités comme les annotations, peuvent être utilisées pour produire du code plus flexible. Une nouvelle version du patron de conception "Observer" est proposé et simplifie l'ajout de sujet observable. Les annotations sont aussi utilisées pour produire automatiquement des interfaces graphiques à l'exécution. Cette technique de programmation est ensuite appliquée à un modèle individu-centré de poissons de rivière.}, }
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N. Dumoulin
SimAquaLife : un outil pour la modélisation de faune aquatique
2èmes rencontres des sciences et technologiques de l'information (ASTI), Clermont-Ferrand, FRA, 24-26 Octobre 2005 (p. 19), 2005
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La modélisation centrée sur les individus est utilisée depuis maintenant une vingtaine d'année pour la simulation d'écosystèmes. Cette approche permet notamment de prendre en compte les aspects spatiaux ainsi que la variabilité individuelle des entités biologiques. Elle permet également de décrire explicitement les processus individuels à inclure dans un modèle. Cependant le développement de tels modèles dans leur globalité implique d'autres problématiques qui ne sont pas les questions de recherche des écologues, comme l'implémentation d'algorithmes sophistiqués, la gestion de structures de données, la génération de nombres aléatoires, l'ordonnancement des processus ou la visualisation des résultats. De plus, le manque de données sur certains phénomènes nécessite d'introduire des processus stochastiques. Ce qui, outre le nombre important de degrés de liberté du modèle, rend le comportement d'un modèle centré sur les individus difficile à appréhender à partir des résultats de simulations. Partant de ce constat, l'objectif de l'étude est de concevoir un métamodèle pour le domaine des modèles spatialisés de poissons de rivière. Pour ce faire, une analyse du domaine est nécessaire afin d'en extraire les concepts fondamentaux qui constitue le langage de ce domaine. Cette analyse est élaborée conjointement avec des écologistes et modélisateurs en écologie du Cemagref. Ce métamodèle a abouti au développement d'un cadriciel, qui permet d'intégrer des mécanismes de manière automatique et générique autour des concepts extraits. Le cadriciel a été appliqué à deux cas réels afin de valider la conception du métamodèle et de l'affiner. La première application concerne le déplacement journalier du barbeau fluviatile dans un transect de la Seine. L'objectif de cette première application est d'étudier la viabiblité d'une population d'individus dans une zone du cours d'eau. La deuxième application consiste à reproduire le cycle de vie de l'anguille européenne dans un bassin versant, de son arrivée après l'embouchure jusqu'à sa sortie, afin d'étudier le peuplement du réseau hydrographique. À l'issue du développement de ces applications, les connaissances et outils pouvant être factorisés sont réinjectés dans le cycle de développement du métamodèle. Le cadriciel développé utilise les types paramétrés et les annotations du langage Java issus des dernières spécifications (version 5), et intègre diverses librairies spécialisées pour le calcul scientifique, la génération des nombres aléatoires, l'analyse statistique de données et la sérialisation. Il propose d'une des outils pour l'initialisation des paramètres du modèle développé, et d'autre part des modules de visualisation pour l'observation du modèle. Les outils d'initialisation permettent de tester facilement et rapidement plusieurs scénarios au cours de l'étude du comportement du modèle. Sachant que pour tester un scénario, la simulation devra être dupliquée avec différentes séquences de nombres aléatoires pour absorber la variabilité du modèle. Afin de diminuer le temps d'exécution d'un scénario, nous avons recours au cluster du Cemagref de Clermont-Ferrand, ce qui nous permet d'exécuter en parallèle cet ensemble de simulation. Une fois les simulations terminées, les résultats sont rapatriés avant de les synthétiser. Le cadriciel propose un ensemble de librairies qui facilitent le développement du modèle, mais également des outils qui permettent une exploration de la dynamique du modèle plus efficace. La conception d'un métamodèle au préalable a permis de déterminer les concepts et les relations entre ces concepts qui seront utilisés par les différents modèles du domaine de la dynamique spatiale des poissons de rivières.
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@inproceedings{PUB00020849, author = {Dumoulin, N.}, title = {SimAquaLife : un outil pour la modélisation de faune aquatique}, title = {SimAquaLife: a tool for aquatic fauna modelling}, bookTitle = {2èmes rencontres des sciences et technologiques de l'information (ASTI), Clermont-Ferrand, FRA, 24-26 Octobre 2005}, pages = {19}, url = {http://cemadoc.irstea.fr/cemoa/PUB00020849}, year = {2005}, affiliation = {CEMAGREF CLERMONT FERRAND LISC}, abstract = {La modélisation centrée sur les individus est utilisée depuis maintenant une vingtaine d'année pour la simulation d'écosystèmes. Cette approche permet notamment de prendre en compte les aspects spatiaux ainsi que la variabilité individuelle des entités biologiques. Elle permet également de décrire explicitement les processus individuels à inclure dans un modèle. Cependant le développement de tels modèles dans leur globalité implique d'autres problématiques qui ne sont pas les questions de recherche des écologues, comme l'implémentation d'algorithmes sophistiqués, la gestion de structures de données, la génération de nombres aléatoires, l'ordonnancement des processus ou la visualisation des résultats. De plus, le manque de données sur certains phénomènes nécessite d'introduire des processus stochastiques. Ce qui, outre le nombre important de degrés de liberté du modèle, rend le comportement d'un modèle centré sur les individus difficile à appréhender à partir des résultats de simulations. Partant de ce constat, l'objectif de l'étude est de concevoir un métamodèle pour le domaine des modèles spatialisés de poissons de rivière. Pour ce faire, une analyse du domaine est nécessaire afin d'en extraire les concepts fondamentaux qui constitue le langage de ce domaine. Cette analyse est élaborée conjointement avec des écologistes et modélisateurs en écologie du Cemagref. Ce métamodèle a abouti au développement d'un cadriciel, qui permet d'intégrer des mécanismes de manière automatique et générique autour des concepts extraits. Le cadriciel a été appliqué à deux cas réels afin de valider la conception du métamodèle et de l'affiner. La première application concerne le déplacement journalier du barbeau fluviatile dans un transect de la Seine. L'objectif de cette première application est d'étudier la viabiblité d'une population d'individus dans une zone du cours d'eau. La deuxième application consiste à reproduire le cycle de vie de l'anguille européenne dans un bassin versant, de son arrivée après l'embouchure jusqu'à sa sortie, afin d'étudier le peuplement du réseau hydrographique. À l'issue du développement de ces applications, les connaissances et outils pouvant être factorisés sont réinjectés dans le cycle de développement du métamodèle. Le cadriciel développé utilise les types paramétrés et les annotations du langage Java issus des dernières spécifications (version 5), et intègre diverses librairies spécialisées pour le calcul scientifique, la génération des nombres aléatoires, l'analyse statistique de données et la sérialisation. Il propose d'une des outils pour l'initialisation des paramètres du modèle développé, et d'autre part des modules de visualisation pour l'observation du modèle. Les outils d'initialisation permettent de tester facilement et rapidement plusieurs scénarios au cours de l'étude du comportement du modèle. Sachant que pour tester un scénario, la simulation devra être dupliquée avec différentes séquences de nombres aléatoires pour absorber la variabilité du modèle. Afin de diminuer le temps d'exécution d'un scénario, nous avons recours au cluster du Cemagref de Clermont-Ferrand, ce qui nous permet d'exécuter en parallèle cet ensemble de simulation. Une fois les simulations terminées, les résultats sont rapatriés avant de les synthétiser. Le cadriciel propose un ensemble de librairies qui facilitent le développement du modèle, mais également des outils qui permettent une exploration de la dynamique du modèle plus efficace. La conception d'un métamodèle au préalable a permis de déterminer les concepts et les relations entre ces concepts qui seront utilisés par les différents modèles du domaine de la dynamique spatiale des poissons de rivières.}, }
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N. Dumoulin, P. Lambert, T. Faure, E. Rochard
Impact of river network topology on European eel population dynamics estimated with a individual-based model
Fish and Diadromy in Europe international symposium 2005 (FDE2005), Bordeaux, FRA, mars 2005 (p. 47), 2005
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Our work aims to produce tools for stock assessment of silver eels in a watershed, while taking into account the individual variability of biological processes. Individual-based modelling is a suitable approach for representing precisely these dynamics of aquatic population. However its stochasticity make models analysis harder compared to lattice models. Aggregating the hydrographic network would supply a simplification of its representation and a easier interpretation of individual-based model dynamics, furthermore it would reduce computation time. We have developed an individual-based model (IBM) of eels population dynamics in a drainage basin, equivalent to the lattice model, previously developed by (Lambert, 2005, PhD thesis, Univ. Bordeaux). The river network is longitudinally split into homogeneous reaches with same length. All the characteristics of each reach are summed up in a carrying capacity. Recruitment, age-related processes, and movement of individuals are the main mechanisms taken into account. Recruitment is modelled with a symmetric beta law, limited by the beginning and ending date of the migratory season. Movement are related to colonization, food research, which depend on departure and arrival reaches saturation. Age-related processes include ageing, sex differentiation, silvering and mortality. Population dynamics is summarized by silver eels production per reach or age structure of silver eels flux.First, we have validated IBM with the lattice model in the same river basin. Then, we have tested with these two models the effect of the topology of the river network.And we have developed some methods to aggregate this network.The consequences of the results on field data interpretation and management advise are prospected. / Notre étude a pour objectif de produire un outil d'évaluation de stock d'anguilles argentées dans un réseau hydrographique en prenant en compte la variabilité individuelle des processus de la population. La modélisation individus-centrée nous permet, en particulier, de représenter finement cette dynamique des déplacements d'organismes aquatiques. En revanche, la forte stochasticité de ce type de modèle la rend plus difficile à analyser par rapport à un modèle matriciel. L'agrégation du réseau hydrographique permet de simplifier sa représentation et ainsi de mieux comprendre la dynamique du modèle individu-centré, et d'autre part de réduire le coût de calcul des simulations. Nous avons développé un modèle individus-centré de répartition d'anguilles dans un réseau hydrographique, afin de confronter les résultats avec un modèle matriciel précédemment élaboré par Lambert (2005), et de comparer plusieurs représentations d'un même réseau hydrographique. Le réseau hydrographique utilisé est discrétisé longitudinalement en compartiments homogènes de même longueur. L'ensemble des caractéristiques de chaque compartiment est résumé par une carrying capacity (Dhondt, 1999). Les deux modèles (matriciel et individu-centré) comportent trois principaux processus que sont le recrutement, le vieillissement, et le déplacement des individus. Le recrutement est modélisé selon une loi beta symétrique, bornée par les dates de début et fin de la saison migratoire. Les déplacements sont liés à la colonisation, la recherche de nourriture qui dépendent essentiellement de la saturation des compartiments de départ et d'arrivée. Le vieillissement est caractérisé par la phase de détermination du sexe, la prise d'argenture et la mortalité. L'observation de critères telle que la production saisonnières d'anguilles argentées par compartiment ou la structure en âge de flux d'anguilles argentées permet d'évaluer la dynamique de la population. Dans un premier temps, nous avons comparé les résultats obtenus avec les deux modèles afin d'évaluer l'impact de la topologie du réseau hydrographique. Puis nous avons fait varier cette représentation topologique afin d'évaluer la qualité de différentes méthodes d'agrégation de réseaux affluents. En perspectives, des conséquences en termes d'interprétation des données de terrain et de recommandations de gestion d'une fraction de stock sont ébauchées.
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@inproceedings{PUB00020850, author = {Dumoulin, N. and Lambert, P. and Faure, T. and Rochard, E.}, title = {Impact of river network topology on European eel population dynamics estimated with a individual-based model}, title = {Estimation à l'aide d'un modèle individu-centré de l'impact de la topologie du réseau hydrographique sur la dynamique d'une population d'anguilles européennes}, bookTitle = {Fish and Diadromy in Europe international symposium 2005 (FDE2005), Bordeaux, FRA, mars 2005}, pages = {47}, url = {http://cemadoc.irstea.fr/cemoa/PUB00020850}, year = {2005}, affiliation = {CEMAGREF CLERMONT FERRAND LISC ; CEMAGREF BORDEAUX EPBX ; CEMAGREF CLERMONT FERRAND LISC ; CEMAGREF BORDEAUX EPBX}, abstract = {Our work aims to produce tools for stock assessment of silver eels in a watershed, while taking into account the individual variability of biological processes. Individual-based modelling is a suitable approach for representing precisely these dynamics of aquatic population. However its stochasticity make models analysis harder compared to lattice models. Aggregating the hydrographic network would supply a simplification of its representation and a easier interpretation of individual-based model dynamics, furthermore it would reduce computation time. We have developed an individual-based model (IBM) of eels population dynamics in a drainage basin, equivalent to the lattice model, previously developed by (Lambert, 2005, PhD thesis, Univ. Bordeaux). The river network is longitudinally split into homogeneous reaches with same length. All the characteristics of each reach are summed up in a carrying capacity. Recruitment, age-related processes, and movement of individuals are the main mechanisms taken into account. Recruitment is modelled with a symmetric beta law, limited by the beginning and ending date of the migratory season. Movement are related to colonization, food research, which depend on departure and arrival reaches saturation. Age-related processes include ageing, sex differentiation, silvering and mortality. Population dynamics is summarized by silver eels production per reach or age structure of silver eels flux.First, we have validated IBM with the lattice model in the same river basin. Then, we have tested with these two models the effect of the topology of the river network.And we have developed some methods to aggregate this network.The consequences of the results on field data interpretation and management advise are prospected. / Notre étude a pour objectif de produire un outil d'évaluation de stock d'anguilles argentées dans un réseau hydrographique en prenant en compte la variabilité individuelle des processus de la population. La modélisation individus-centrée nous permet, en particulier, de représenter finement cette dynamique des déplacements d'organismes aquatiques. En revanche, la forte stochasticité de ce type de modèle la rend plus difficile à analyser par rapport à un modèle matriciel. L'agrégation du réseau hydrographique permet de simplifier sa représentation et ainsi de mieux comprendre la dynamique du modèle individu-centré, et d'autre part de réduire le coût de calcul des simulations. Nous avons développé un modèle individus-centré de répartition d'anguilles dans un réseau hydrographique, afin de confronter les résultats avec un modèle matriciel précédemment élaboré par Lambert (2005), et de comparer plusieurs représentations d'un même réseau hydrographique. Le réseau hydrographique utilisé est discrétisé longitudinalement en compartiments homogènes de même longueur. L'ensemble des caractéristiques de chaque compartiment est résumé par une carrying capacity (Dhondt, 1999). Les deux modèles (matriciel et individu-centré) comportent trois principaux processus que sont le recrutement, le vieillissement, et le déplacement des individus. Le recrutement est modélisé selon une loi beta symétrique, bornée par les dates de début et fin de la saison migratoire. Les déplacements sont liés à la colonisation, la recherche de nourriture qui dépendent essentiellement de la saturation des compartiments de départ et d'arrivée. Le vieillissement est caractérisé par la phase de détermination du sexe, la prise d'argenture et la mortalité. L'observation de critères telle que la production saisonnières d'anguilles argentées par compartiment ou la structure en âge de flux d'anguilles argentées permet d'évaluer la dynamique de la population. Dans un premier temps, nous avons comparé les résultats obtenus avec les deux modèles afin d'évaluer l'impact de la topologie du réseau hydrographique. Puis nous avons fait varier cette représentation topologique afin d'évaluer la qualité de différentes méthodes d'agrégation de réseaux affluents. En perspectives, des conséquences en termes d'interprétation des données de terrain et de recommandations de gestion d'une fraction de stock sont ébauchées. }, }
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P. Lambert, A. Sottolichio, N. Dumoulin
Virtual experiments: the estuarine migration of glass eel with an individual-based model
7th Indo-Pacific Fish Conference, Howard International House, Taipei, TWN, May 15-20, 2005 (p. 1), 2005
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An individual-based model (IBM) based on SimAqualife framework was used to investigate the effects of physical and biological variables on the transport via tidal currents of glass eel (Anguilla anguilla) through the Gironde estuary. This approach could be useful to understand further the glass eel behaviour and to explain the river recruitment variability in this economically and ecologically important species. By coupling a particle-tracking model integrating fish behaviour with the 2D hydrodynamic model SiAM we could assess the influences of spatial and temporal location of departure and various synchronisation modes for vertical migration on transport success and transport paths. Results from the model indicate that the synchronisation mode is the major determinant on transport success and that departure location effect the final destination between the two main tributaries of the Gironde estuary. The comparison between model outputs and patterns observed in scientific survey highlights the necessity to precise the mechanisms which lead glass-eel to abandon selective tidal transport. At least this IBM may be useful as a generic prototype for other animals using selective tidal stream transport .
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@inproceedings{PUB00018592, author = {Lambert, P. and Sottolichio, A. and Dumoulin, N.}, title = {Virtual experiments: the estuarine migration of glass eel with an individual-based model }, bookTitle = {7th Indo-Pacific Fish Conference, Howard International House, Taipei, TWN, May 15-20, 2005}, pages = {1}, url = {http://cemadoc.irstea.fr/cemoa/PUB00018592}, year = {2005}, affiliation = {CEMAGREF BORDEAUX EPBX ; UNIVERSITE BORDEAUX I ; CEMAGREF CLERMONT FERRAND LISC}, number = {DOC ARCH EPBX Dossier Patrick Lambert}, abstract = {An individual-based model (IBM) based on SimAqualife framework was used to investigate the effects of physical and biological variables on the transport via tidal currents of glass eel (Anguilla anguilla) through the Gironde estuary. This approach could be useful to understand further the glass eel behaviour and to explain the river recruitment variability in this economically and ecologically important species. By coupling a particle-tracking model integrating fish behaviour with the 2D hydrodynamic model SiAM we could assess the influences of spatial and temporal location of departure and various synchronisation modes for vertical migration on transport success and transport paths. Results from the model indicate that the synchronisation mode is the major determinant on transport success and that departure location effect the final destination between the two main tributaries of the Gironde estuary. The comparison between model outputs and patterns observed in scientific survey highlights the necessity to precise the mechanisms which lead glass-eel to abandon selective tidal transport. At least this IBM may be useful as a generic prototype for other animals using selective tidal stream transport .}, }
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P. Lambert, N. Dumoulin, S. Bernard, T. Faure
Utilisation de la modélisation individus-centrée dans la compréhension des phénomènes migratoires de la civelle en estuaire
Journées de la modélisation au Cemagref 3-4 octobre 2005 Clermont Ferrand (p. 2), 2005
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Nous avons développé un modèle individus-centré pour étudier les effets de facteurs physiques et biologiques sur la traversée de l'estuaire de la Gironde par les civelles d'anguilles. Cette approche, en complément des modélisations statistiques du recrutement, vise à mieux comprendre le comportement des civelles et à expliquer la variabilité des arrivées en amont de l'estuaire.
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@inproceedings{PUB00018596, author = {Lambert, P. and Dumoulin, N. and Bernard, S. and Faure, T.}, title = {Utilisation de la modélisation individus-centrée dans la compréhension des phénomènes migratoires de la civelle en estuaire }, bookTitle = {Journées de la modélisation au Cemagref 3-4 octobre 2005 Clermont Ferrand}, pages = {2}, url = {http://cemadoc.irstea.fr/cemoa/PUB00018596}, year = {2005}, affiliation = {CEMAGREF BORDEAUX EPBX ; CEMAGREF CLERMONT FERRAND LISC ; CEMAGREF CLERMONT FERRAND LISC ; CEMAGREF CLERMONT FERRAND LISC}, number = {DOC ARCH EPBX Dossier Patrick Lambert}, abstract = {Nous avons développé un modèle individus-centré pour étudier les effets de facteurs physiques et biologiques sur la traversée de l'estuaire de la Gironde par les civelles d'anguilles. Cette approche, en complément des modélisations statistiques du recrutement, vise à mieux comprendre le comportement des civelles et à expliquer la variabilité des arrivées en amont de l'estuaire.}, }
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C. Le Pichon, G. Gorges, N. Dumoulin, T. Faure, P. Boët
Relations entre paysage hydrologique et peuplements biologiques. Rôle des zones humides
Colloque CNRS Piren Seine La Seine et son bassin : de la recherche à la gestion, Paris, février 2005 (p. 14), CNRS, 2005
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Les travaux relatifs aux relations paysage fluvial et peuplement piscicole concernent plusieurs échelles temporelles et spatiales. D'abord l'échelle historique, car la situation du peuplement piscicole en place aujourd'hui est fortement héritée du passé ; elle résulte en effet des conditions passées et contemporaines de l'environnement aquatique, marquées par les aménagements des cours d'eau et des zones humides au cours de l'histoire. Puis, principalement deux échelles spatiales emboîtées, objets d'investigations détaillées : l'échelle du bassin, avec l'élaboration de modèles géo-référencés de prédiction de présenceabsence des espèces en fonction des caractéristiques du milieu aquatique, notamment la typologie géomorphologique des zones humides, offrant la possibilité de simulations prospectives ; l'échelle du paysage subaquatique, par la mise au point de méthode et d'outils de quantification de la structure spatiale des habitats subaquatiques permettant de définir et hiérarchiser les priorités en matière de préservation ou de restauration de leur continuité et leurs fonctionnalités biologiques (alimentation, protection, reproduction) ; les cartographies détaillées des cours d'eau considérés sont utilisées comme cadre virtuel de modèles individus-centrés de population de poissons cyprinidés d'eaux vives. Enfin pour mémoire, à l'échelle locale, est mentionné l'état d'avancement d'un projet de restauration expérimentale d'un bras mort de Seine-et-Marne.
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@inproceedings{PUB00020864, author = {Le Pichon, C. and Gorges, G. and Dumoulin, N. and Faure, T. and Boët, P.}, title = {Relations entre paysage hydrologique et peuplements biologiques. Rôle des zones humides}, title = {Relations between hydrology and biologic population. Role of wetlands.}, bookTitle = {Colloque CNRS Piren Seine La Seine et son bassin : de la recherche à la gestion, Paris, février 2005}, publisher = {CNRS}, pages = {14}, url = {http://www.sisyphe.upmc.fr/internet/piren/v2/modules/rapports/index.php?cat_id=10}, cemadoc = {http://cemadoc.irstea.fr/cemoa/PUB00020864}, year = {2005}, affiliation = {CEMAGREF ANTONY HBAN ; CEMAGREF ANTONY HBAN ; CEMAGREF CLERMONT FERRAND LISC ; CEMAGREF CLERMONT FERRAND LISC ; CEMAGREF ANTONY HBAN}, abstract = {Les travaux relatifs aux relations paysage fluvial et peuplement piscicole concernent plusieurs échelles temporelles et spatiales. D'abord l'échelle historique, car la situation du peuplement piscicole en place aujourd'hui est fortement héritée du passé ; elle résulte en effet des conditions passées et contemporaines de l'environnement aquatique, marquées par les aménagements des cours d'eau et des zones humides au cours de l'histoire. Puis, principalement deux échelles spatiales emboîtées, objets d'investigations détaillées : l'échelle du bassin, avec l'élaboration de modèles géo-référencés de prédiction de présenceabsence des espèces en fonction des caractéristiques du milieu aquatique, notamment la typologie géomorphologique des zones humides, offrant la possibilité de simulations prospectives ; l'échelle du paysage subaquatique, par la mise au point de méthode et d'outils de quantification de la structure spatiale des habitats subaquatiques permettant de définir et hiérarchiser les priorités en matière de préservation ou de restauration de leur continuité et leurs fonctionnalités biologiques (alimentation, protection, reproduction) ; les cartographies détaillées des cours d'eau considérés sont utilisées comme cadre virtuel de modèles individus-centrés de population de poissons cyprinidés d'eaux vives. Enfin pour mémoire, à l'échelle locale, est mentionné l'état d'avancement d'un projet de restauration expérimentale d'un bras mort de Seine-et-Marne. }, }
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N. Dumoulin
Towards a framework for multi-scale models of freshwater fishes
European Simulation and Modeling Conference ESMC, Paris (p. 175-177), 2004
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Individual-based models are becoming an important tool in ecosystems modelling. The main disadvantage encountered with this kind of model is the difficulty to understand how the global dynamics emerges from individual behaviours. We first present a sample of the various processes and sub-models that could intervene in a model of freshwater fishes. Then, we introduce the need for understanding the dynamics of an individual-based model. Finally, we present a framework to help the design and the software implementation of an individual-based model of freshwater fishes.
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@inproceedings{PUB00015016, author = {Dumoulin, N.}, title = {Towards a framework for multi-scale models of freshwater fishes}, bookTitle = {European Simulation and Modeling Conference ESMC, Paris}, pages = {175-177}, url = {http://cemadoc.irstea.fr/cemoa/PUB00015016}, year = {2004}, affiliation = {CEMAGREF CLERMONT FERRAND LISC}, number = {K KI04 3}, abstract = {Individual-based models are becoming an important tool in ecosystems modelling. The main disadvantage encountered with this kind of model is the difficulty to understand how the global dynamics emerges from individual behaviours. We first present a sample of the various processes and sub-models that could intervene in a model of freshwater fishes. Then, we introduce the need for understanding the dynamics of an individual-based model. Finally, we present a framework to help the design and the software implementation of an individual-based model of freshwater fishes. }, }
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F. Amblard, N. Dumoulin
Mieux prendre en compte le temps dans les simulations individus-centrées
11èmes journées de Rochebrune rencontres interdisciplinaires sur les systèmes complexes naturels et artificiels, Rochebrune, 26-31 Janvier 2003 (p. 13-26), 2003
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La thèse que nous défendrons ici concernera donc la prise en compte de la complexité des modèles du temps dans les méthodes de construction incrémentales de modèles. Nous nous focalisons sur la fréquence des évènements envisagée à différents niveaux, plutôt que sur la représentation de la temporalité par les entités du modèle elles-mêmes. Pour ce faire, nous présenterons tout d`abord une de ces méthodes, DAMMASS (Amblard et al., 2001), en proposant d`intégrer le modèle du temps dans la boucle de modélisation. Dans une seconde partie, nous exposerons les problèmes classiques de sa représentation et de sa gestion dans les simulations, puisque quelle que soit l`option de modélisation retenue, le temps sera formalisé sous l`une de ces formes. Et, nous présenterons trois pistes possibles pour représenter le temps de manière plus réaliste. Le premier exemple concernera le passage d`un modèle de jeu coopératif synchrone à une désynchronisation des évènements dans le modèle. Les individus doivent alors adopter des stratégies prenant en compte une forme de stratégie temporelle. Le deuxième exemple se focalisera sur la temporalité des interactions dans des modèles de simulation sociale individus-centrés incluant un réseau social. Les relations deviennent ici des entités structurantes de la temporalité, en leur associant des fréquences d`interactions qui contraignent l`émergence de comportements collectifs. Notre dernier exemple concernera la gestion par l`individu au sein du modèle de sa temporalité, dans le cadre d`un modèle de diffusion de l`information dont la propagation est progressivement amortie au cours du temps. Nous discuterons enfin ces trois exemples dans le cadre de la méthodologie de construction de modèles incrémentale ainsi que l`extension de ces idées à d`autres domaines ou d`autres modèles.
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@inproceedings{PUB00014155, author = {Amblard, F. and Dumoulin, N.}, title = {Mieux prendre en compte le temps dans les simulations individus-centrées}, bookTitle = {11èmes journées de Rochebrune rencontres interdisciplinaires sur les systèmes complexes naturels et artificiels, Rochebrune, 26-31 Janvier 2003}, pages = {13-26}, url = {http://cemadoc.irstea.fr/cemoa/PUB00014155}, year = {2003}, affiliation = {CEMAGREF CLERMONT FERRAND LISC ; CEMAGREF CLERMONT FERRAND LISC}, number = {K LI03 12}, abstract = {La thèse que nous défendrons ici concernera donc la prise en compte de la complexité des modèles du temps dans les méthodes de construction incrémentales de modèles. Nous nous focalisons sur la fréquence des évènements envisagée à différents niveaux, plutôt que sur la représentation de la temporalité par les entités du modèle elles-mêmes. Pour ce faire, nous présenterons tout d`abord une de ces méthodes, DAMMASS (Amblard et al., 2001), en proposant d`intégrer le modèle du temps dans la boucle de modélisation. Dans une seconde partie, nous exposerons les problèmes classiques de sa représentation et de sa gestion dans les simulations, puisque quelle que soit l`option de modélisation retenue, le temps sera formalisé sous l`une de ces formes. Et, nous présenterons trois pistes possibles pour représenter le temps de manière plus réaliste. Le premier exemple concernera le passage d`un modèle de jeu coopératif synchrone à une désynchronisation des évènements dans le modèle. Les individus doivent alors adopter des stratégies prenant en compte une forme de stratégie temporelle. Le deuxième exemple se focalisera sur la temporalité des interactions dans des modèles de simulation sociale individus-centrés incluant un réseau social. Les relations deviennent ici des entités structurantes de la temporalité, en leur associant des fréquences d`interactions qui contraignent l`émergence de comportements collectifs. Notre dernier exemple concernera la gestion par l`individu au sein du modèle de sa temporalité, dans le cadre d`un modèle de diffusion de l`information dont la propagation est progressivement amortie au cours du temps. Nous discuterons enfin ces trois exemples dans le cadre de la méthodologie de construction de modèles incrémentale ainsi que l`extension de ces idées à d`autres domaines ou d`autres modèles.}, }
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Dissertations (1)

N. Dumoulin
Modélisation d'une colonie de chauve-souris vampires en vue de réaliser une application ludo-éducative
Maîtrise d'informatique, Université Blaise Pascal, Clermont-Ferrand, 2002
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This study aims at modelling a vampire bat's colony, in order to find by simulations the ideal characteristics of the corresponding game. This game is dedicated to an exposition at the " Muséum National d'Histoire Naturelles " in France, and must highlight the cooperation's stakes by vampire bats. This calibration must on the one hand put the player in situations near of the real cases, and on the other hand, it must also force the appearance of exceptional events, which generate a need for cooperation. / Le but de cette étude est de modéliser une colonie de chauve-souris vampires dans le but de déterminer par la simulation les caractéristiques idéales pour réaliser un jeu, ce jeu étant à destination d'une exposition au Muséum National d'Histoire Naturelle et devant mettre en évidence les enjeux de la coopération chez les vampires. Le but de ce calibrage est de mettre le joueur dans des situations proches de la réalité, mais de faire apparaître régulièrement les événements exceptionnels qui génèrent un besoin de coopération.
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@phdthesis{PUB00010880, author = {Dumoulin, N.}, title = {Modélisation d'une colonie de chauve-souris vampires en vue de réaliser une application ludo-éducative}, title = {Modeling of a vampire bat colony aiming at realizing a ludo-educative application}, publisher = {Maîtrise d'informatique, Université Blaise Pascal, Clermont-Ferrand}, pages = {41}, url = {http://cemadoc.irstea.fr/cemoa/PUB00010880}, year = {2002}, affiliation = {CEMAGREF CLERMONT FERRAND LISC}, number = {02/0567 ; LI02 1}, abstract = {This study aims at modelling a vampire bat's colony, in order to find by simulations the ideal characteristics of the corresponding game. This game is dedicated to an exposition at the " Muséum National d'Histoire Naturelles " in France, and must highlight the cooperation's stakes by vampire bats. This calibration must on the one hand put the player in situations near of the real cases, and on the other hand, it must also force the appearance of exceptional events, which generate a need for cooperation. / Le but de cette étude est de modéliser une colonie de chauve-souris vampires dans le but de déterminer par la simulation les caractéristiques idéales pour réaliser un jeu, ce jeu étant à destination d'une exposition au Muséum National d'Histoire Naturelle et devant mettre en évidence les enjeux de la coopération chez les vampires. Le but de ce calibrage est de mettre le joueur dans des situations proches de la réalité, mais de faire apparaître régulièrement les événements exceptionnels qui génèrent un besoin de coopération.}, }
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Technical Reports (1)

S. Huet, N. Dumoulin, G. Deffuant, F. Gargiulo, M. Lenormand, O. Baqueiro Espinosa, S. Ternes
Micro-simulation model of municipality network in the Auvergne case study
2012
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How do European rural areas evolve? Some tend to decrease dramatically, as in the Netherlands or in the United Kingdom, where the urban areas tend to spread all over the country. Their population can also be drastically depleting through a large rural exodus, as observed in for instance France, Bulgaria or Croatia in the first part of the last Century. They can also keep steady population densities occupied in leisure services offered to urban people and agriculture with various proportions of inhabitants commuting to the cities for their work. Better understanding these evolutions is what the PRIMA simulation model presented in this report is interested in. / Ce document décrit un modèle de micro-simulation de communes développé dans le cadre du projet européen PRIMA (EU ENV 2007-1). Ce modèle permet d'étudier l'évolution des populations rurales sous l'effet des interactions spatiales et des dynamiques économiques locales.
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@techreport{PUB00036510, author = {Huet, S. and Dumoulin, N. and Deffuant, G. and Gargiulo, F. and Lenormand, M. and Baqueiro Espinosa, O. and Ternes, S.}, title = {Micro-simulation model of municipality network in the Auvergne case study }, title = {Modèle de micro-simulation d'un réseau de communes : étude de cas en Auvergne}, pages = {66}, pdf = {http://motive.cemagref.fr/_publication/PUB00036510.pdf}, year = {2012}, affiliation = {IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IRSTEA CLERMONT FERRAND UR LISC FRA ; IAMO INSTITUTE OF AGRICULTURAL DEVELOPMENT IN CENTRAL AND EASTERN EUROPE LEIBNITZ DEU ; IAMO INSTITUTE OF AGRICULTURAL DEVELOPMENT IN CENTRAL AND EASTERN EUROPE LEIBNITZ DEU}, abstract = {How do European rural areas evolve? Some tend to decrease dramatically, as in the Netherlands or in the United Kingdom, where the urban areas tend to spread all over the country. Their population can also be drastically depleting through a large rural exodus, as observed in for instance France, Bulgaria or Croatia in the first part of the last Century. They can also keep steady population densities occupied in leisure services offered to urban people and agriculture with various proportions of inhabitants commuting to the cities for their work. Better understanding these evolutions is what the PRIMA simulation model presented in this report is interested in. / Ce document décrit un modèle de micro-simulation de communes développé dans le cadre du projet européen PRIMA (EU ENV 2007-1). Ce modèle permet d'étudier l'évolution des populations rurales sous l'effet des interactions spatiales et des dynamiques économiques locales.}, }
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