Stage M2 : Passage à l'échelle d'un graphe de cellules simulé par DEVS et intégré à Unreal Engine 5, pour la modélisation complète d'une feuille et l'interaction bidirectionnelle temps réel

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Présentation INRAE

L’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 272 unités de recherche, de service et expérimentales, implantées dans 18 centres sur toute la France. INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l’animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.

Environnement de travail, missions et activités

Le stage se déroule au laboratoire MIAT (Mathématiques et Informatique Appliquées Toulouse, INRAE), dans la continuité d'un premier stage M1 qui a développé un module d'interfaçage entre le simulateur à événements discrets Irritator, développé au laboratoire, et le moteur graphique 3D Unreal Engine 5, pour modéliser les interactions entre la plante modèle Arabidopsis thaliana et le champignon nécrotrophe Sclerotinia sclerotiorum (résistance quantitative, QDR). Un algorithme de détection de réseau de cellules à partir d'images de microscope génère à la fois les meshes 3D et le graphe de cellules utilisé par la simulation DEVS, mais ce premier prototype reste limité à environ 500 cellules, à une dynamique cellulaire unique, et à une interaction simulation / moteur graphique à sens unique (observation seule).

 

Objectifs du stage : 

Le stage vise à lever trois limites du prototype actuel, en conservant l'architecture Irritator / Unreal Engine 5 déjà validée :

- Passage à l'échelle : remplacer l'analyse d'images de microscope par un générateur procédural de graphe de cellules, capable de modéliser une feuille complète (passage visé de 500 à 1 000 000 de cellules) ;

- Diversification des comportements cellulaires : faire évoluer le modèle d'une dynamique unique vers plusieurs comportements différenciés selon le type de cellule (épiderme, stomate, mésophylle, xylème...) ;

- Interaction bidirectionnelle avancée : permettre, depuis Unreal Engine, de manipuler directement le graphe de simulation en cours d'exécution (suppression de cellules, modification des connexions), et non plus seulement de l'observer.

 

Missions confiées au stagiaire :

- Prise en main de l'existant (plug-in Unreal Engine 5, algorithme de détection de réseau de cellules, pipeline de génération mesh/graphe) ;

- Conception et implémentation d'un générateur procédural de graphe de cellules à grande échelle ;

- Extension des dynamiques DEVS/HSM d'Irritator pour représenter plusieurs comportements cellulaires différenciés ;

- Étude de performance et optimisation jusqu'au million de cellules, en s'appuyant sur le pipeline de threading existant d'Irritator (observer / resampler / shared_buffer) ;

- Étude et mise en œuvre de stratégies de niveau de détail (LOD) pour une visualisation exploitable à grande échelle ;

- Développement d'un mécanisme d'édition dynamique du graphe de simulation depuis Unreal Engine, avec synchronisation bidirectionnelle simulateur / scène 3D ;

- Intégration et démonstration sur le modèle A. thaliana / S. sclerotiorum.

 

Encadrement : 

Gauthier Quesnel, Chargé de Recherche (CR), MIAT – INRAE Toulouse

Frédérick Garcia, Directeur de Recherche (DR), MIAT – INRAE Toulouse

Adelin Barbacci, Chargé de Recherche (CR), LIPME – INRAE Toulouse

Formations et compétences recherchées

Étudiant(e) en Master 2 Informatique (ou formation équivalente), présentant :

- une solide maîtrise du C++ (idéalement C++20), en particulier des structures de données et des enjeux de performance à grande échelle ;

- un intérêt pour la simulation temps réel, le calcul scientifique ou la visualisation 3D interactive ;

- idéalement, une première expérience ou sensibilité aux formalismes de simulation à événements discrets (DEVS) ou aux automates ;

- autonomie, rigueur et goût pour les projets interdisciplinaires informatique / biologie.

Votre qualité de vie à INRAE

En rejoignant INRAE, vous bénéficiez (selon le type de contrat et sa durée) :

-  jusqu'à 30 jours de congés + 15 RTT par an (pour un temps plein)
- d'un soutien à la parentalité : CESU garde d'enfants, prestations pour les loisirs ;
- de dispositifs de développement des compétences : formation, conseil en orientation professionnelle ;
- d'un accompagnement social : conseil et écoute, aides et prêts sociaux ;
- de prestations vacances et loisirs : chèque-vacances, hébergements à tarif préférentiel ;
- d'activités sportives et culturelles ;
- d'une restauration collective.

Modalités pour postuler

J'envoie mon CV et ma lettre de motivation