Couplage de Réseaux Neuronaux avec des solveurs traditionnels pour la simulation interactive – CosimAI

En raison de son faible coût par rapport aux enjeux, la simulation interactive est en plein essor dans de nombreux domaines comme la formation, l'évaluation de risques, la conception, etc. Elle s'appuie généralement sur du matériel de Réalité Virtuelle ou Augmentée. Puisqu'elle implique un humain dans la boucle, elle n'est toutefois possible que si les équations sont résolues plus vite que le pas de temps de calcul : on parle de temps réel. Dans le cas contraire, il y a une latence dans le monde virtuel qui perturbe l'immersion de l'utilisateur.

En pratique, on peut tenir le temps réel pour des simulations comportant jusqu'à quelques milliers de degrés de libertés. Au-delà, il faut bien souvent se contenter de simulations hors-lignes et donc perdre le caractère interactif.

Ce projet vise à rendre interactives de nombreuses simulations qui sont à ce jour hors-ligne. Pour cela, l'idée est de remplacer les sous-parties coûteuses en temps de calcul d'une simulation par l'évaluation de réseaux de neurones. Ces sous-parties coûteuses sont typiquement celles qui comportent un grand nombre de degrés de liberté, notamment des coques ou des volumes déformables tridimensionnels. Grâce à une phase d'apprentissage, il est possible d'obtenir des réseaux de neurones qui fournissent très rapidement une estimation des efforts d'une structure en réponse aux actions d'un utilisateur.

Le projet consiste à faire de la co-simulation entre de tels réseaux de neurones et un solveur non-régulier adapté aux problèmes de contact que l'on sait déjà résoudre de manière interactive. Le premier objectif se concentre sur la levée des verrous. Il consiste à faire un interagir, par le contact, une poutre modélisée par éléments finis avec une autre poutre décrite par un réseau de neurones. Il permettra la réalisation du second objectif : la production d'un démonstrateur de simulation interactive réaliste entre un robot contrôlé par un Virtuose et un volume déformable.