Fish In Silico with Hydrodynamic and Social Interaction Forces
Modéliser les mouvements collectifs observés sur des poissons,
en combinant motivations éthologiques et contraintes physiques
Philippe Peyla, Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (LiPhy)
Aurélie Dupont, Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (LiPhy)
Thibaut Métivet, Institut National de Recherche en Informatique et Automatique (INRIA)
Christian Graff, Laboratoire de Psychologie et de Neuro-Cognition (LPNC)
Le mouvement collectif est un phénomène d’auto-organisation d’un grand nombre d’individus. Il est abondamment observé dans la nature, sur des échelles allant du micromètre (bactéries, plancton), au mètre (oiseaux), voire au kilomètres (banc de sardines). Cette organisation - à un ordre de grandeur dépassant largement l'animal ou la personne - est le résultat d’interactions avec l'environnement au niveau social (congénères), écologique (prédateurs) et physique (obstacles, courant).
Le but de ce projet est de théoriser le couplage entre les interactions ethodynamiques (les motivations de l'individu) et les interactions hydrodynamiques (le corps de l'individu), dans l’organisation de bancs de petits poissons en milieu contrôlé. Nous explorons comment une situation complexifiée par des obstacles modifie cette organisation, et réciproquement comment cette organisation gère la situation. Une telle adaptation signifie un changement d’équilibre relatif entre forces sociales et hydrodynamiques. Nos simulations numériques combinent un modèle cognitif avec ceux de l’hydrodynamique 3D.
La construction du modèle physique, en particulier l’équilibre entre contraintes physiques et comportementales, bénéficie d’un dialogue constant entre expériences in vivo en aquarium et théorie in silico.
Présentation schématique de situations expérimentales
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| Passage ouvert (~8 cm) | Passage à voies restreintes : pas d'interaction hydrodynamique |
Passage avec obstacles (colonnes cylindriques) | |
| Pour plus de clarté, les poissons sont représentés en petit nombre ; les expériences et les simulations peuvent impliquer jusqu’à plusieurs dizaines d'individus. |
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Vue frontale d’un modèle réel
(Passage par un goulot d'étranglement)
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Le corridor est en A.
Des entonnoirs B permettent de nourrir alternativement les poissons d’un côté puis de l’autre. Des mangeoires C attirent les poissons d’un côté à l’autre, les obligeant à traverser le corridor
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Mis à jour le 4 mai 2023