et simulation informatique pour la modélisation du changement Hélène Mathian UMR Environnement Ville et Société En collaboration avec Lena Sanders Géographiecités DialogueS Entre GéographesArchéologues et Informaticiens autour ID: 629183
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Slide1
Expériences de dialogue entre approches statistiques
et simulation informatiquepour la modélisation du changement
Hélène MathianUMR Environnement, Ville et SociétéEn collaboration avec Lena Sanders, Géographie-citésSlide2
DialogueSEntre Géographes/Archéologues et Informaticiens autour
de 3 expériencesArchaeomedes : modélisation des réseaux d’habitats en Languedoc oriental sur le temps long (120 av JC au XIe
s.)Simpop: modélisation de l’émergence d’un système de villes Transmondyn
: modélisation des dynamiques des systèmes de peuplement à partir de 12 transitions (Septimanie IVes-VIIIes. )Slide3
Domaine théorique conceptsDomaine empirique« observables »
«
Models
are pieces of machinery
that
relate observation to
theoretical
ideas
» (
David Clark (1972)
Des données, des connaissances
Le rôle des modèles dans les Aller-Retour entre théorie et empirie: maîtriser le déphasage entre les entités d’intérêt et les « observables »
D’après
L.Sanders
- SAGEO 2014Slide4
Domaine théorique conceptsDomaine empirique« observables »
Des données, des connaissances
1
ère expérience: Archaeomedes=> Modélisation des réseaux d’habitats
Réseaux d’habitats,
Pôle, habitat secondaire, maitrise visuelle
Interactions spatiales
D’après
L.Sanders
- SAGEO 2014Slide5
Identifier les habitats et les réseaux d’habitats pour étudier la dynamique du système de peuplement sur le temps long (Ier av JC à XI è s.)Constat au niveau macro
Construction d’indicateurs au niveau micro
Démarche d’analyse spatialeSlide6
Modélisation théorique et modélisation empirique des réseaux d'habitats: une démarche conjointe. Une démarche « data
driven »Modélisation « géographes » structure hiérarchique(covariation
/différenciation)Une organisation spatiale en réseau (un ajustement avec un modèle théorique)Modélisation « archéologues » une vue formalisée de la connaissance expert
Comparaison
Géographes
ArchéologuesSlide7
Evolution des réseaux d’habitats
1st BC
1AC
5 AC11 ACSlide8
De l’approche statistique….
différenciation
corrélations
…à l’approche agent
interactions
émergence
Source: FerberSlide9
Domaine théorique conceptsDomaine empirique« observables »
Des données, des connaissances
2
ère expérience: Simpop=> Modélisation des systèmes de villes sur le temps long
Théorie des places centrales
Théorie
de la base
économique
Économies d’agglomération
Cycles d’innovation
«
path
dependence »
Effet de contextes globaux: industrialisation (niveau macro)/ rideau de fer (effets différenciés est/ouest)
Evénement local
Effet de concurrence locale
Ville de la ligue hanséatique (réseau marchand)Slide10
Modélisation informatique Reproduire un fait stylisé
Une démarche « concept driven »Modélisation définition de régles
au niveau des entités élémentaires, compatibles avec des théories fondées sur les interactions (échanges) entre les villes: modèle de fonctionnement Emergence d’une organisation spatiale Evaluation par comparaison avec des éléments de structureSlide11
Simulation informatique: l’exemple de SIMPOPReproduction d’un fait styliséApproche bottom
-upEvaluation à l’aide d’indicateurs de structure globaleSlide12
m
odélisation statistique vs simulation informatiquedes rapports différents à la réalité empirique
Tableau statistique => hypothèse d’une info complète S’intéresseaux covariations
aux différenciationsReproduction des faits observés (meilleurs ajustements)Règles sur interactions entre agents et agents/environnementS’intéresseaux Interactionsà l’émergence
Reproduction de faits stylisésSlide13
Construction des réseaux d’habitatsApproche « data driven
»Approche « concept
driven »Slide14
modélisation statistique vs simulation informatiquedes rapports différents à l’explication
R2=0.8Slide15
Domaine théorique conceptsDomaine empirique« observables »
«
Models
are pieces of machinery
that
relate observation to
theoretical
ideas
» (
David Clark (1972)
Modèle = médiateur
Des données, des connaissances
Le rôle des modèles dans les Aller-Retour entre théorie et empirie: maîtriser le déphasage entre les entités d’intérêt et les « observables »
L.Sanders
- SAGEO 2014Slide16
Du récit structuré aux formalisations
Récit du
thématicien
Formalisation du modélisateurSlide17
D’ Archaeomedes à Transmondyn
En généralCombinaison des 2 approches pour mettre en évidence des régularités (stat) et explorer les mécanismes qui ont conduit à ces régularités (info).Dualité dans le cadre des expériences sur le temps long Comment on re-construit
« l’histoire » à partir de données/observationsComment à partir de « l’histoire » on construit des donnéesSlide18Slide19
Deux points de vue sur la construction des réseaux d’habitatsfondés sur des approches statistiques
GéographesQuantification du niveau hiérarchique des établissements à partir des traces directes
(ACP)Modèle d’interactions spatiales:Identifier les pôlesIdentifier les aires théoriques d’influence
Réseaux d’habitats
Archéologues
Typologie des établissements à partir des traces matérielles
ET
contextuelles (site, situation, chronologie)
Identification des pôles à partir du «
potentiel
» des établissements
Construction des réseaux d’habitats à partir des
connaissances expert
et de la maitrise visuelle du paysage sur une « zone test »
Réseaux d’habitats
Théorie: hiérarchie des systèmes de peuplement
Validation par la confrontation des 2 approchesSlide20
De l’empirique au monde formaliséSlide21
Simulation informatique: l’exemple du modèle de Schelling
Emergence d’une organisation spatiale ([BAT 04]
Diversité de sorties
en fonction de 2 paramètres ([DAU 07] Slide22
Émergence de systèmes de villes
t = 0
t = 2000Slide23
Approche statistique et suivi du changementModèles explicatifs intégrant le temps, résumant des trajectoires, des événements
taux de variation, Pr(apparaître/disparaître), durée, date d’adoption…Evolution des structures de différenciation dans le temps (macro) ou structure de différenciations des évolutions (micro)