Development of a new metamodelling method based on NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines) hypersurfaces

Développement d’une nouvelle méthode de réduction de modèle basée sur les hypersurfaces NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines)

Yohann Audoux (1)

1 I2M - Institut de Mécanique et d'Ingénierie de Bordeaux

Despite undeniable progress achieved in computer sciences over the last decades, some problems remain intractable either by their numerical complexity (optimisation problems, …) or because they are subject to specific constraints such as real-time processing (virtual and augmented reality, …). In this context, metamodeling techniques can minimise the computational effort to realize complex multi-field and/or multi-scale simulations. The metamodeling process consists of setting up a metamodel that needs less resources to be evaluated than the complex one that is extracted from by guaranteeing, meanwhile, a minimal accuracy. Current methods generally require either the user’s expertise or arbitrary choices. Moreover, they are often tailored for a specific application, but they can be hardly transposed to other fields. Thus, even if it is not the best, our approach aims at obtaining a metamodel that remains a good one for whatever problem at hand. The developed strategy relies on NURBS hypersurfaces and stands out from existing ones by avoiding the use of empiric criteria to set its parameters. To do so, a metaheuristic (a genetic algorithm) able to deal with optimisation problems defined over a variable number of optimisation variables sets automatically all the hypersurface parameters so that the complexity is not transferred to the user.

Malgré des décennies d’incontestables progrès dans le domaine des sciences informatiques, un certain nombre de problèmes restent difficiles à traiter en raison, soit de leur complexité numérique (problème d’optimisation, …), soit de contraintes spécifiques telle que la nécessité de traitement en temps réel (réalité virtuelle, augmentée, …). Dans ce contexte, il existe des méthodes de réduction de modèle qui permettent de réduire les temps de calcul de simulations multi-champs et/ou multi-échelles complexes. Le processus de réduction de modèle consiste à paramétrer un métamodèle qui requiert moins de ressources pour être évalué que le modèle complexe duquel il a été obtenu, tout en garantissant une certaine précision. Les méthodes actuelles nécessitent, en général, soit une expertise de l’utilisateur, soit un grand nombre de choix arbitraires de sa part. De plus, elles sont bien souvent adaptées à une application spécifique mais difficilement transposable à d’autres domaines. L’objectif de notre approche est donc d’obtenir, s'il n'est pas le meilleur, un bon métamodèle quel que soit le problème considéré. La stratégie développée s’appuie sur l’utilisation des hypersurfaces NURBS et se démarque des approches existantes par l’absence d’hypothèses simplificatrices sur les paramètres de celles-ci. Pour ce faire, une méta heuristique (de type algorithme génétique), capable de traiter des problèmes d’optimisation dont le nombre de variables n’est pas constant, permet de déterminer automatiquement l’ensemble des paramètres de l’hypersurface sans transférer la complexité des choix à l’utilisateur.

Mots clés: Genetic algorithm; Metamodel; Decision support; Surrogate model

Mots clés: Aide à la décision; Métamodèle; Algorithme génétique; Optimisation

Domaines: Autre [cond-mat.other]

Yohann Audoux. Développement d’une nouvelle méthode de réduction de modèle basée sur les hypersurfaces NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines). Autre [cond-mat.other]. Ecole nationale supérieure d'arts et métiers - ENSAM, 2019. Français. ⟨NNT : 2019ENAM0016⟩. ⟨tel-02463073⟩