WIM : un WIM au service du jumeau numérique

Offre de stage Master2, Université Toulouse - IRIT

Dans le cadre du projet PIA BTP & Usage du Numérique, notre équipe collabore avec des énergéticiens pour comprendre l'impact de l'usage d'un bâtiment sur sa consommation énergétique. A ces fins, l'usage d'un Jumeau Numérique est au coeur de ces travaux.

"Un jumeau numérique (ou digital twin en anglais) est une représentation virtuelle conçue pour refléter avec précision un objet physique" (par exemple, un bâtiment et tous ses dispositifs) [IBM]. Un jumeau numérique est donc constitué d'un référent physique (par exemple un bâtiment ou le quartier d'une ville), d'un modèle numérique de ce référent, d'un ensemble de données numériques (temps réel, historiques et/ou simulées) et d'un (ou plusieurs) utilisateurs. [IBM]

Depuis son bureau, au travers du modèle numérique, l'utilisateur peut donc visualiser, analyser, comparer les données relatives à chaque élément du référent physique. Dans certains cas, il peut même les contrôler en agissant à distance sur des effecteurs (par exemple un thermostat connecté). L'image ci-dessus, issue de nos travaux récents en lien avec le jumeau numérique d'un bâtiment du campus de l'Université, illustre par exemple l'affichage et le positionnement choisis par l'utilisateur pour différentes données, dans différentes situations. Toutefois, en présence d'un dysfonctionnement constaté sur une machine, il sera souvent amené à se déplacer dans ou auprès du référent physique pour agir physiquement sur ce référent (par exemple, fermer un robinet ou une fenêtre, rebrancher une machine, analyser sur place un problème constaté, etc.).

L'objectif du stage est de concevoir et implémenter un système de réalité augmentée permettant à l'utilisateur d'emmener avec lui, près du référent physique, son environnement de travail de bureau : il aurait ainsi accès aux mêmes données et réparties de la même façon, que dans son bureau.

L'approche envisagée consistera à mettre à disposition de l'utilisateur quittant son bureau un World in Miniature (WIM) de son espace de travail, c'est-à-dire une reproduction numérique en 3D de l'espace de travail utilisé au bureau. Affiché dans un casque de réalité augmentée, ou sur une tablette, le WIM constituera des raccourcis spatialisés vers les différentes zones d'affichage utilisées dans l'environnement de bureau.

Le stage prévoit donc 4 étapes principales :
Identifier avec l'équipe d'accueil des dispositions plausibles d'un espace de travail de bureau utilisé pour tirer profit d'un jumeau numérique (nombre de surfaces d'affichage, position des fenêtres, types de dispositifs, etc.).
Développer une représentation numérique 3D de l'espace de travail de bureau. Idéalement, cette représentation sera facilement configurable pour pouvoir reproduire différentes situations identifiées à l'étape 1.
Prendre en main le casque Oculus Pro 3 pour afficher cette représentation et contrôler les premières interactions (pointer, sélectionner, déplacer, afficher un menu, etc.) avec les manettes de l'Oculus.
Concevoir et implémenter des solutions d'interaction basées sur d'autres modalités (gestes, regard, mouvement de doigts, etc.).
Ces axes de travail sont autant d'opportunités de projets de recherche que nous illustrerons au travers du stage. Ils pourront donner lieu à une poursuite en thèse selon les motivations et le financement.

Résultats attendus
Identification de dispositions des fenêtres pour mettre en œuvre un jumeau numérique.
Développement de l'environnement 3D à afficher dans le casque de réalité augmentée.
Conception et implémentation des techniques d'interaction répondant aux trois premiers objectifs détaillés ci-dessus, illustrant des solutions originales de manipulation et d'utilisation du WIM.
Étude utilisateur préliminaire pour évaluer les techniques développées.
Possibilité de rédaction d'un article scientifique décrivant les recherches menées selon l'intérêt du candidat.

Aptitudes et compétences
Le candidat doit avoir les compétences suivantes :
Expérience en interaction humain-machine
Connaissance des librairies d'interfaces graphiques
Connaissances en développement 3D (Unity, localisation, rendu)
Intérêt pour les activités de recherche, la pensée critique et l'initiative.

Dates et rémunération
Le stage se déroulera entre mars-juillet mois). La rémunération est d'environ 650 € / mois

Commentaires
Le stage aura lieu à l'Institut de Recherche en Informatique de Toulouse (IRIT), à Toulouse (France). Ce stage pourrait déboucher sur une thèse sous la supervision de M. Dubois et M. Serrano (IRITELIPSE) dans le cadre d'un projet de recherche de l'équipe ou d'un financement ministériel.

Candidature
Veuillez envoyer votre CV, relevé de notes et une courte lettre de motivation à :
et
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