Vous êtes chercheur et étudiez les effets des vagues côtières sur les plages. Ou un météorologue évaluant comment une tempête imminente affectera une communauté balnéaire locale. Ou un concepteur de port construisant une barrière appelée brise-lames pour protéger les navires des grosses vagues. Dans tous les cas, votre recherche commence de la même manière :
Après avoir collecté les données nécessaires, telles que les mesures géographiques et les caractéristiques des vagues, vous utilisez un logiciel de modélisation des vagues pour résoudre une série d'équations complexes qui prédisent comment les vagues interagiront entre elles et avec les entités côtières. Cela peut prendre entre une heure et une journée, en fonction d'un certain nombre de facteurs, tels que la durée de la simulation et la résolution des données. Vous prenez ensuite ces résultats et les exécutez via un logiciel de post-traitement qui vous permet de les visualiser, une étape nécessaire pour mettre les résultats en contexte. Une visualisation de haute qualité nécessitera encore quelques heures.
Enfin, vous pouvez regarder les résultats. Mais maintenant, vous devez savoir ce qui se passera si la tempête arrive d'une autre direction ou si le brise-lames a été déplacé de 10 pieds vers la gauche. Vous apportez les modifications et recommencez le processus, prêt à attendre plusieurs heures de plus pour les nouveaux résultats.
Plus rapide que la simulation en temps réel avec Celeris, montrant le déferlement et la réfraction des vagues près de la plage. Vidéo/Sasan Tavakkol
Heureusement, des chercheurs de l'USC Viterbi School of Engineering ont mis au point un moyen beaucoup plus rapide d'étudier les vagues côtières. Leur nouveau logiciel open source peut exécuter ces simulations jusqu'à des centaines de fois plus rapidement que les modèles actuellement disponibles avec des résultats tout aussi précis, le tout sur un ordinateur portable moyen. Avec leur logiciel , nommé Celeris (latin pour ‘rapide’), vous pouvez visualiser les résultats et apporter des modifications en temps réel, pendant que la simulation est en cours.
Sasan Tavakkol, doctorant au département de génie civil et environnemental de Sonny Astani qui a développé le logiciel, a expliqué : « Vous pouvez simuler les vagues et voir ce qui se passe dans le port ou sur la côte pendant que le modèle tourne. Et vous pouvez interagir avec le modèle comme si c'était un jeu. »
Celeris a en fait beaucoup en commun avec les jeux informatiques. Afin de rendre le modèle rapide et interactif, les chercheurs utilisent l'unité de traitement graphique de l'ordinateur, également appelée GPU ou carte graphique, en plus de l'unité centrale de traitement, ou CPU. Alors que les CPU ont généralement quelques processeurs puissants, les GPU sont composés de centaines à des milliers de petites unités de traitement qui peuvent fonctionner ensemble pour atteindre les performances nécessaires aux animations haute résolution trouvées dans les jeux informatiques.
Les GPU le font en travaillant en parallèle, ce qui signifie que de nombreux calculs ou processus se déroulent en même temps. ‘C'est la partie difficile de résoudre ces équations’, a déclaré Tavakkol. ‘Celeris résout des équations assez compliquées pour simuler les vagues de l'océan et les résoudre en parallèle n'est pas facile. Cela implique des mathématiques et des algorithmes assez avancés.
En plus de son travail de doctorat sous la direction du professeur Patrick Lynett , Tavakkol a été assistant de recherche au Integrated Media System Center , est titulaire d'une maîtrise en informatique, a effectué deux stages chez Google et effectuera un stage chez Niantic Inc., l'entreprise derrière Pokémon Go. , cet été. Il a pu utiliser ses connaissances en génie logiciel pour combler le fossé entre le génie civil et l'informatique pour créer le logiciel.
Développé sur une période de trois ans avec le financement de l'Office of Naval Research (ONR) et de la National Science Foundation (NSF), Celeris a été mis à la disposition du public en janvier 2017 et a depuis été téléchargé plus de 1 000 fois par des utilisateurs dans plus de 50 pays. . Le manuel d'utilisation a été traduit en farsi et en espagnol par des utilisateurs en Iran et au Mexique.
Des membres du milieu universitaire, de l'industrie et du gouvernement ont utilisé le logiciel comme outil d'éducation, de recherche et de planification de projets. À l'USC, il est utilisé pour créer une prévision sur cinq jours des conditions de vagues sur les plages du sud de la Californie à l'aide des données du programme d'information sur les données côtières (CDIP) et du site Web des marées et des courants de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).
Deux fois par jour, pour neuf zones côtières différentes, leur logiciel s'exécute et crée une animation des vagues pour les cinq jours suivants. C'est 90 simulations par jour. ‘Ce qui est intéressant, c'est que tout le site Web fonctionne sur un ordinateur portable avec un GPU externe. Le coût total est d'environ 1 200 dollars », a déclaré Tavakkol.
Actuellement, grâce au financement de l'ONR, Tavakkol et Lynett ajoutent des capacités de réalité virtuelle et de réalité augmentée à Celeris. Grâce à un casque de réalité virtuelle, les utilisateurs pourront se promener le long des plages, se tenir sur les ports ou même s'asseoir dans un bateau tout en regardant les vagues déferler alors que le soleil se couche derrière l'horizon. Pas une mauvaise façon de passer votre journée au laboratoire.