Simulation 3D (Partie 1) – le Virtuel au service du Réel

Simulation 3D ou tridimensionnelle.
En deux mots, voilà déjà notre imaginaire propulsé dans un univers futuriste, où virtuel et réel se mêlent pour ne faire plus qu’un. Et pourtant, ce concept appartient au monde dans lequel nous évoluons aujourd’hui. Mais si la simulation 3D ne relève désormais plus de la science-fiction, elle porte toutefois encore autant de promesses que de questions.

De l'Algorithme à la 3D

Depuis la préhistoire, l’espèce humaine n’a cessé de chercher à remodeler sa réalité. D’inventer des outils aptes à façonner un environnement qui réponde toujours mieux à ses besoins.
Mais avec l’avènement du virtuel, nous apprenons aujourd’hui à maîtriser de nouveaux instruments, capables de recréer le réel de toutes pièces.
La simulation 3D émerge ainsi dans la seconde moitié du XXème siècle, fruit de la rencontre entre deux branches parentes de l’informatique : la modélisation 3D et la simulation informatique.

1943La première simulation numérique voit le jour pendant la Seconde Guerre Mondiale, dans le cadre du Projet Manhattan. Et pour cause : avant de tester son prototype de bombe nucléaire, Oppenheimer doit d’abord évaluer le potentiel risque d’une réaction en chaîne susceptible d’anéantir la planète tout entière… 

Et quoi de plus logique, face à de tels enjeux, que de laisser une machine faire un premier test dans un environnement virtuel ?

Il s’agit alors davantage d’une calculatrice sous stéroïdes, que d’un véritable ordinateur. Rudimentaire, cette première simulation n’apparaît ainsi que sous la forme d’une très longue suite de formules mathématiques.

Robert Oppenheimer, Physicien, 1904-1967
L’ENIAC, 1er ordinateur électronique, développé par l’Armée Américaine en 1943

1975 – Dans un tout autre registre, le premier objet réel modélisé en 3D sera finalement… une théière en porcelaine, recréée virtuellement par un étudiant en informatique.
C’est le début de la CAO, ou Conception Assistée par Ordinateur, qui promet de réduire drastiquement les délais et coûts de développement dans l’industrie.

Modélisation 3D - La théière de l’Utah
La théière de l’Utah

Et la simulation 3D, alors ?
Il s’agit, ni plus ni moins, de simuler le comportement d’un objet modélisé en 3D, dans un environnement virtuel.
Cela permet ainsi d’évaluer comment ses propriétés (dimensions, poids, matière…) réagissent face aux différentes lois de la physique (forces, vitesse, lumière…).

Pour savoir, par exemple, comment une théière en porcelaine se comporte face à une explosion nucléaire.

Peu à peu devenue essentielle dans le prototypage de nouveaux objets, cette étape permet d’en modifier les diverses variables à volonté, jusqu’à obtenir le modèle idéal. Bien plus souple, rapide et économique que le test en conditions réelles, la simulation a ainsi propulsé l’industrie et l’innovation dans une
nouvelle ère où le virtuel permet l’avènement de nouvelles innovations dans le réél, à la vitesse 3D.

La Simulation en Action

Représentation 3D des flux aérodynamiques autour d’un avion en vol.Représentation 3D des flux aérodynamiques autour d’un avion en vol.

 Avant la simulation par ordinateur, anticiper les interactions d’un objet avec son environnement était autrement plus laborieux.

Les ingénieurs s’appuyaient sur des formules mathématiques complexes, qui ne pouvaient être appliquées que sur des modèles relativement simples.

Dans l’aéronautique, par exemple, le progrès était limité par nos capacités de calcul des contraintes aérodynamiques. Car s’il est tout à fait possible de modéliser la friction de l’air sur une surface plane telle qu’une aile, la formule devient infiniment plus compliquée à l’échelle de tout un aéronef.

Mais, ce qui représenterait des années de travail pour l’homme, n’est qu’une question de puissance de calcul pour la machine !

Simulation 3D d’un crash test sur une voiture en XR.

 De puissants algorithmes permettent ainsi de simuler mieux que personne les lois de la physique, afin d’optimiser l’aérodynamisme d’un modèle 3D.
Ou encore, par exemple, sa solidité et sa sécurité. 

C’est notamment le cas dans l’industrie automobile, où le crash test en conditions réelles est limité par des contraintes de temps, de matériel et d’argent. 

Mais dans un espace virtuel, un impact peut être simulé à volonté. Tout en modifiant ses variables en direct, en seulement quelques clics.
Un grand soulagement pour les ingénieurs… et surtout pour les mannequins de crash test

 
 
Simulation 3D photorealiste en temps réél, sous Twinmotion et Unreal Engine 5

C’est d’autant plus valable pour la construction et l’architecture, où tout nouveau projet immobilier est désormais modélisé et simulé en 3D, afin d’optimiser un maximum de paramètres : l’exposition à la lumière, la rétention de la température selon la météo, la stabilité de la structure en cas de séisme…

Même les différentes étapes de la construction peuvent être planifiées de manière bien plus précise, tandis que les risques sont minimisés.

Car oui, le facteur humain est lui aussi pris en compte. Mais alors, comment simuler un comportement aussi complexe que celui d’une personne ? 

Bien que l’intelligence artificielle soit déjà en mesure de le faire partiellement, la meilleure solution restera toujours d’intégrer un humain directement dans la simulation.

Simulateur 3D
Simalteur 3D sur verrins hydroliques se comportent comme un avion en vol : poussée des moteurs, vibrations, turbulences …

Ainsi, les simulateurs de vol ou de conduite sont capables de réagir en temps réel aux commandes d’un humain. Les conséquences liées aux variables de son comportement sont calculées en direct, pour une expérience aussi proche que possible de la réalité. Mais à l’abri du danger. 

Comme dans un jeu vidéo, en somme.

L'Avenir en 3 Dimensions

De la simulation au jeu vidéo, il n’y a qu’un pas. Et il n’en fallait pas moins pour alimenter les fantasmes de métaverse des géants de la tech.
Tandis que la possibilité d’un Oasis virtuel façon Ready Player One se fait de plus en plus plausible, la réalité est-elle en passe de dépasser la fiction ?
La convergence des nouvelles technologies semble aller dans ce sens.

D’un côté, la réalité virtuelle promet d’atténuer encore davantage la frontière entre le monde réel et le monde numérique.
De l’autre, l’intelligence artificielle est déjà en train de redéfinir intégralement la façon de concevoir des environnements tridimensionnels.

 

Car qui, mieux que l’IA, peut manipuler des algorithmes devenus si complexes ?

Ready Player One - lunette réalité virtuelle et tapis multidirectionnel
Ready Player One - L'Oasis et les Avatars

Grâce à la génération procédurale, celle-ci est aujourd’hui en mesure de créer elle-même de nouveaux environnements 3D.
Dans le jeu No Man’s Sky, des planètes entières sont ainsi générées automatiquement, chacune simulant son propre écosystème autonome.

De plus en plus de jeux vidéo intègrent par ailleurs un cycle du temps, où jour et nuit se succèdent, ayant un impact direct sur l’environnement et sur le comportement des PNJ. D’aucuns pourraient donc dire que la quatrième dimension, le temps, fait déjà partie de nos simulations.

 

Et pour cause : la simulation 3D industrielle peut, simple exemple, calculer l’usure d’un pneu de voiture sur la durée.

No Man's Land - Exploration de planètes avec des écosystèmes simulés grâce à l'IA

 

D’abord deux dimensions, puis trois, et maintenant quatre : jusqu’où va nous emmener la quête de réalisme de la simulation ?
En effet, l’homme ne se contente désormais plus d’imiter de mieux en mieux son environnement. À l’ère de l’impression 3D, la réalité devient elle aussi de plus en plus fidèle à la simulation. L’IA est maintenant capable d’imaginer de nouveaux matériaux de construction, puis de les simuler pour tester leurs propriétés, avant de les imprimer en trois dimensions.

Ainsi, l’avenir du réel s’annonce indissociable du virtuel. Au point, pour certains, de redéfinir la notion même de réalité.

Quelle est l’offre de VIRTUAL SR en la matière ?

Des Solutions bien réelles

En pratique, la Simulation 3D peut s’avérer très gourmande en ressources.
L’utilisation de modèles 3D complexes, de représenter des modèles complexes, de résoudre des calculs multiples, en simultané, parallélisés, de gérer des maillages détaillés, et souvent, de permettre une visualisation en temps réel, y contribuent largement.

Il faut donc être en capacité de disposer à la fois d’une architecture informatique solide et des ressources adaptées aux besoins de la Simulation 3D (puissance, vitesse, capacité, faible latence… ) pour garantir des performances optimales.

Notre objectif vise à vous faire exploiter la puissance de notre plateforme et de nos bureaux virtuels 3D pour améliorer l’innovation, la création, la conception, le prototypage, les temps de calculs,  la collaboration, la formation et l’utilisation d’applications de simulation en 3 dimensions, tout en offrant des avantages de flexibilité considérables.

L’intégration de solutions de simulation tridimensionnelle sur une architecture virtuelle personnalisée en cloud, avec des bureaux virtuels 3D haute performance, offre de nombreuses opportunités pour améliorer l’expérience procurée par la simulation.

Disposer d’une Plateforme de simulation 3D et de calculs optimisée pour la simulation tridimensionnelle permettant :

La Modélisation 3D : Permet de créer des modèles tridimensionnels de scènes, d’objets ou de systèmes à simuler.

La Simulation Dynamique : Permet de simuler le comportement dynamique des objets, des fluides, des structures, etc., dans un environnement 3D.

L’Interaction en Temps Réel : Offre une interactivité en temps réel, permettant aux utilisateurs de modifier des paramètres et de voir instantanément les effets dans la simulation.

Le Réalisme Visuel : Intègre des capacités graphiques avancées pour produire des rendus visuels réalistes, y compris l’ombrage, les textures et les effets de lumière.

La Simulation  Multiphysique : Prend en charge la simulation de plusieurs phénomènes physiques simultanément, tels que la mécanique des fluides, la thermodynamique, la dynamique des structures, etc.

Les Bibliothèques de Modèles : Inclut des bibliothèques de modèles prédéfinis pour accélérer le processus de création de scénarios de simulation.

L’Analyse de Données : Intègre des outils pour analyser et interpréter les résultats de la simulation, souvent en fournissant des visualisations graphiques.

La génération de Scénarios Complexes : Permet la création de scénarios complexes et interactifs pour simuler des situations réalistes.

La compatibilité de formats : Prend en charge une variété de formats de fichiers pour l’importation et l’exportation de modèles 3D.

Un Support pour la Réalité Virtuelle (RV) : Intègre des fonctionnalités pour une expérience immersive en réalité virtuelle, permettant aux utilisateurs de naviguer et d’interagir avec la simulation en 3D.

La Collaboration en Ligne : Facilite la collaboration en ligne entre plusieurs utilisateurs qui peuvent travailler simultanément sur un projet de simulation 3D.

La Gestion de Projet : Fournit des outils pour gérer des projets de simulation, y compris le suivi des versions, la gestion des ressources, et la collaboration entre les membres de l’équipe.

🏆🥇 Les avantages de passer à la solution VIRTUAL SR :

L’utilisation d’une infrastructure performante couplée à des Bureaux Virtuels 3D ou PC Virtuel 3D, améliorent considérablement votre expérience en Simulation 3D , et ce , de plusieurs manières :

La Haute Performance : Des serveurs équipés de processeurs puissants (CPU) et de processeurs graphiques (GPU) haute performance, adaptés à la simulation 3D qui exige des calculs intensifs.

Les Calculs Intensifs : Les GPU, souvent utilisés pour les simulations 3D, sont particulièrement adaptés aux tâches parallèles nécessaires à la modélisation et à la simulation.

Une Architecture Distribuée : Possibilité de déployer des simulations sur une architecture distribuée, permettant d’utiliser plusieurs nœuds de calcul en parallèle pour accélérer les calculs.

Des ressources configurables : La possibilité de configurer les ressources de calcul en fonction des besoins spécifiques de chaque simulation, que ce soit en termes de CPU, GPU, mémoire RAM ou espace de stockage.

Des licences pour Logiciels de Simulation : Intégration de licences pour des logiciels de simulation populaires, permettant aux utilisateurs d’accéder aux outils nécessaires sans avoir à gérer les licences individuellement.

Un Stockage Haute Performance : Des solutions de stockage hautes performances pour gérer les grandes quantités de données générées par les simulations 3D.

L’Évolutivité : Capacité à évoluer facilement pour répondre aux besoins changeants en matière de puissance de calcul en fonction de la complexité des simulations.

La Sécurité : Des mesures de sécurité avancées pour protéger les données sensibles générées lors des simulations.

La Gestion de la File d’Attente : Un système de gestion de file d’attente pour orchestrer l’exécution efficace de plusieurs simulations simultanées.

La Connexion à des Outils d’Analyse : La possibilité de se connecter à des outils d’analyse de données pour interpréter les résultats de simulation.

L’Accès à Distance : Des solutions sécurisées pour permettre aux utilisateurs d’accéder aux ressources de calcul à distance, favorisant la collaboration et la mobilité.

Le Support Technique Expert : Assistance technique spécialisée pour aider les utilisateurs à configurer et à optimiser leurs simulations.

Passez en mode PoC

Quoi de mieux qu’un PoC pour s’assurer qu’on est sur le bon chemin et que la solution choisie est la plus adaptée aux besoins et au contexte de l’entreprise ?

Le PoC est une phase essentielle pour un projet, surtout lorsqu’il implique un changement d’usage, une évolution numérique, voire même une transition digitale.
Que le projet soit relativement simple à mettre en œuvre, ou qu’il soit, qui plus est complexe, il est primordial de tester en situation réelle, de confirmer, et de faire évoluer les attentes, de faire émerger de nouveaux besoins, tout en apportant une preuve concrète que ça marche, que ça fonctionne bien.
D’un point de vue stratégique, le PoC permet au porteur et à la direction, de prendre une décision plus éclairée et d’obtenir plus facilement une validation et un budget.

Le PoC permet de « growhacker » la chaîne décisionnelle, il accélère littéralement l’innovation en piratant le cycle décisionnel.
La démarche PoC est la méthode la plus sûre pour évoluer rapidement sans impacter votre activité.

Cette phase permet :
●    d’évaluer les coûts ;
●    d’affiner les besoins ;
●    de vérifier la faisabilité et l’efficacité du projet ;
●    d’estimer et limiter les potentiels risques.

🛠️ L’intérêt d’un PoC (Proof of Concept) est de pouvoir tester et vérifier la faisabilité d’une idée ; il permet de clarifier la vision projet et sécurise la mise en place pour plus de fiabilité et d’efficacité.

WordPress Appliance - Powered by TurnKey Linux