François Prognon (BRGM), coordinateur du projet Digital Earth présente la structure du projet
© PEPR Sous-sol, bien commun
Ces deux journées visaient à rassembler la communauté Digital Earth, à permettre aux membres de faire connaissance, de partager les objectifs et de faire le point sur les méthodes de co-construction de services numériques dédiés à la connaissance du sous-sol afin de démarrer une relation de travail constructive pour les 6 prochaines années.
Le développement d’une plateforme « Terre numérique » doit relever de nombreux défis :
- Mettre en commun les pratiques, technologies et expertises issues de disciplines et approches scientifiques aujourd’hui cloisonnées (géologie, numérique, SHS) au service de la connaissance géologique partagée par toutes les communautés concernées ;
- Répondre aux défis complexes des révolutions numériques avec les nouvelles technologies de l’Intelligence Artificielle (IA) et du Big Data, notamment la standardisation des protocoles d’acquisition de la donnée, des workflows, l’interconnexion des outils, et le traitement de données de volume difficile à anticiper.
Ce projet est structuré en 5 workpackages/pôles, dont un premier dédié à la gouvernance, un deuxième constituant l’épine dorsale du projet et visant à intégrer les actions des pôles 3 à 5.
Présentation du workpackage 3.3
© PEPR Sous-sol, bien commun
L’IA au service des géosciences
Un pôle « Géologie » porté par Thierry Baudin (BRGM) s’attachera à convertir la connaissance géologique fondamentale en informations applicables aux différents usages du sous-sol (géothermie, stockage, …). Il visera à :
- Identifier et comprendre les besoins des producteurs, détenteurs et utilisateurs de connaissances géologiques, via des méthodes d’UX en lien avec le workpackage 2 ;
- Conceptualiser un système d’organisation, de normalisation, de gestion, de représentation et de diffusion de la connaissance géologique, pour améliorer la collecte (notamment via l’IA multimodale), la normalisation et la standardisation de l’information géologique ;
- Améliorer la reconnaissance des objets géologiques qui composent notre territoire en utilisant des technologies numériques avancées (Big Data, IA) pour croiser l’observation directe avec des données géophysiques ou de télédétection. Il vise en particulier l’identification semi-automatique des formations de surface à partir de l’analyse morphologique et du croisement avec d’autres jeux de données.
Des modèles prédictifs et une meilleure quantification des incertitudes
Un pôle de prédiction spatiale porté par Guillaume Caumon (GeoRessources et ENSG, Université de Lorraine) et Simon Lopez (BRGM) ambitionne de développer de nouvelles méthodologies pour mieux intégrer les concepts géologiques sous la forme de modèles quantitatifs et prédictifs par le biais de développements théoriques, de processus de modélisation et d’algorithmes, afin d’intégrer les connaissances sur le sous-sol et de quantifier les incertitudes géologiques et physiques pour les réduire.
Il s’articule autour de :
- Nouvelles méthodes pour la modélisation 3D du sous-sol : modélisation structurale basées non seulement sur les données, mais aussi sur des croquis de géologues afin d’explorer rapidement différents scénarios géologiques ;
- La détection et modélisation multi-scénarios des discontinuités géologiques que sont les failles et discordances stratigraphiques ;
- L'inversion de données géophysiques pour comprendre les liens entre géométrie des fractures et propriétés élastiques effectives, et pour intégrer la géométrie (voire l’existence) des objets géologiques dans le problème inverse ;
- L'élaboration d’une boîte à outils ouverte de logiciels de modélisation géologique, pour mettre à disposition ces outils et faciliter leur déploiement.
Vers une modélisation numérique plus précise des processus physiques
« La simulation numérique sera incontournable pour répondre aux défis que soulève l’exploitation du sous-sol dans le cadre de la transition énergétique » souligne Marie Christine Cacas Stenz (IFPEN), en charge du pôle de modélisation multi-physique.
D’une part pour caractériser le sous-sol profond où les données sont partielles, notamment la distribution spatiale de la nature des roches et leurs propriétés pétrophysiques (utiles pour la CCS, l’exploration du lithium, de l’hydrogène), de la température (géothermie, …), de la composition des fluides, ou encore des conditions géomécaniques. D’autre part, pour simuler l’exploitation afin de la dimensionner et d’estimer les risques associés.
Ce pôle travaillera à une modélisation numérique plus précise de la physique, soit en couplant les processus (avec comme études de cas l’exploration du lithium dissous dans les saumures profondes, ou encore l’altération de l’hydrogène dans un stockage), soit en intégrant des modèles à différentes échelles. Il vise également à améliorer la précision des simulations par l’utilisation de maillages plus fins, et leur fiabilité en intégrant les incertitudes ce qui nécessite de calculer plus vite.
Présentation du workpackage 2
© PEPR Sous-sol, bien commun
L’épine dorsale du projet : un système d'information géoscientifique dédié pour améliorer la modélisation du sous-sol
Enfin, un pôle porté par Yann Dantal (BRGM) a pour objectif d’accroître la performance des études géologiques et de modélisation du sous-sol, et à améliorer la qualité des modélisations dans une logique d’amélioration continue.
Ce pôle proposera tout d’abord une méthodologie concertée entre les experts de la donnée, de l’UX et des géosciences s’appuyant sur la technique du “Business Process Management” pour enrichir l’expression des besoins en services numériques des autres workpackages de Digital Earth et d'autres projets du PEPR Sous-sol, en vue de traiter ces besoins.
Ensuite le pôle “Gateway” proposera des développements pour construire les services numériques exprimés, suivant deux grilles de lecture :
- La première grille classe les développements dans 6 catégories : standardisation des données, standardisation et benchmark des process d’accès, traitement et ingestion de données, outils de workflow permettant d’enchaîner des process, outil et méthodologie de visualisation la donnée (Dashboarding), urbanisation et acquisition de la donnée ;
- La seconde classe les développements en fonction de leur maturité. Les développements en TRL 4/5 (Présence d’un prototype fonctionnel en version limitée ou élargie) feront l’objet de projets de recherche (Doctorant et Post-Doctorant) pour atteindre un degré de maturation en TRL 6/7 (Prototypage ou Démonstrateur). Les développements en TRL 6/7 feront l’objet d’action d’ingénierie informatique (1 Tech Lead et 2 Développeurs) pour les emmener au niveau TRL 8/9 (Système complet et qualifié ou système commercialisé).
L’ensemble des développements seront supervisés par une équipe d’ingénieurs, une équipe scientifique et une équipe UX afin d’assurer la qualité de la production informatique de recherche et d’ingénierie suivant un cycle Créativité->Prototypage->Test->Modélisation->Appui au déploiement->Exploitation.
Des ateliers de travail sur les méthodes standards à la co-construction de services numériques ont ainsi été mis en place lors de ces journées. Cette réunion fut de plus l’occasion d’échanger sur les besoins des autres projets ciblés du PEPR Sous-sol, bien commun, et sur les interactions avec les plateformes numériques des PEPR Risques (IRiMa) et One Water, projets respectivement portés par Joël Langlois (BRGM) et Sylvain Grellet (BRGM).
