Jean-Pascal M.

La meilleure façon de ne pas avancer est de suivre une idée fixe (J. Prévert)

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Data(land)scape – Évolution d’un bord de mer à partir d’un siècle de données

Posted by Jean-Pascal sur 11 juin 2018

L’affiche ci dessus est le résultat d’une évolution lente, douce à l’échelle individuelle, imperceptible et pourtant radicale. Il s’agit du changement de notre environnement sous de poids de la présence humaine et de ses actions. La chronologie est visible sur le timelapse qui suit, décennies par décennies.

Datascape – Timelapse de plus d’un siècle montrant un paysage virtuel de bord de mer évoluant à la manière de notre monde.

Quelle étrange idée, et pourquoi représenter cette évolution de manière défavorable alors qu’on peut lire ici ou là que l’humanité progresse, que l’accès aux soins ou à la connaissance est facilité en général, et qu’internet réunit tous les humains connectés au sein d’une même famille ? Hé bien il ne s’agit pas d’un choix de ma part, puisque le sens de l’évolution – tel qu’il est montré ici – est déterminé par des données ouvertes.

Je suis simplement parti d’une question : Si on représentait l’évolution du monde sur un unique paysage, que verrait-on ? Je pense à un paysage virtuel sur les plages duquel des immeubles pousseraient. Pousseraient d’autant que la population mondiale augmenterait. Et – pourquoi pas – diminuerait si celle-ci venait à se réduire. Et si le ciel se teintait de brume selon la pollution du moment ? Et le niveau de la mer ne monterait-il pas avec la fonte des glaces ou – à nouveau pourquoi pas – ne baisserait-il pas si un refroidissement moyen était mesuré ? Et surtout, pourrait-on rêver de vivre en ce lieu, ou rêver de le quitter, déçu par son évolution ?

Allons-y, jouons sur un bord de mer en utilisant des données mondiales disponibles depuis 1901 jusqu’à aujourd’hui. Les données que j’ai utilisé sont décrites dans l’article précédent : Quelques données appréciables* sur l’Homme dans son milieu. J’ai retenu de travailler sur quelques variables uniquement, dont voici une vue synthétique de leurs évolutions :

Température, population, CO² de l’atmosphère, couverture nuageuse et précipitations annuelles moyennes mondiales de 1901 à 2016. Sources CRU CY4, Our World In Data, the Great Acceleration.

Voici comment ces variables sont traduites pour produire un paysage :

  • La température influe la couleur et la force du soleil, ainsi que la transparence de l’air
  • la population influe la couleur du sol, la diminution du nombre d’arbre et l’augmentation du nombre de parasols (jusqu’à un point limite), augmente le nombre d’immeuble et leur taille
  • Le CO² influe la transparence de l’air, la position du soleil, le nombre d’oiseaux, le niveau de la mer.
  • la couverture nuageuse moyenne influe sur la taille des nuages
  • La violence des précipitations augmente l’inclinaison des arbres

Les choix présentés ci-dessus sont arbitraires mais ils restent simples. Par exemple, l’augmentation du CO² augmentant l’effet de serre et donc la fonte des glaces, il détermine le niveau de la mer. L’élévation du niveau de la mer réduit les surfaces habitables et, pour les immeubles se retrouvant les « pieds dans l’eau », ceux-ci sont abandonnées et prennent la forme de ruines.

J’ai choisi de positionner le soleil également selon le niveau de CO² : pour un niveau de CO² pré-industriel, le soleil se lève. Par contre, pour un niveau impliquant une élévation de 2°, le soleil se couche complètement, symbolisant le crépuscule d’une certaine humanité.

Ces principes étant posés, il reste à regarder le résultat, produit automatiquement. On constate immédiatement une tendance du ciel bleu vers un coucher de soleil, avec une transformation qui accélère fortement sur la deuxième partie du 20ème siècle.

Voici la vue initiale, en 1901 :

Voici une vue de l’année 1981. Le paysage a bien changé. Les congés de masse, la déforestation, la pollution, le réchauffement ou l’élévation du niveau de la mer n’y sont pas étrangers.

Ce résultat illustre ce les chercheurs de l’IGBP appellent la « Grande Accélération ». Je n’ai utilisé que quelques valeurs, mais ces chercheurs ont identifié de nombreuses autres croissances exponentielles telles que celles de la consommation d’énergie, d’eau ou de forêts tropicales, du nombre de  transports ou des voyages de tourisme. Il faut bien avoir à l’esprit une chose toute simple. Toute croissance liée à la consommation d’une ressource limitée atteint un moment sa limite. Cela est encore plus vrai pour une croissance exponentielle, mais la notion d’exponentielle est difficile à percevoir. Pour ma part, j’en ai déduit une règle enfantine :

Croissance Exponentielle = Problèmes à l’Horizon.

J’ai publié de nombreuses images intermédiaires sur le compte twitter @GlobalDatascape.

Voici une image comparant, depuis le même point de vue mais à 115 ans d’écart, cette plage.

Même plage, présentés en symétrie, mais sans bouger la caméra pendant 115 ans !

D’autres posters seront ajoutés sur le site https://datartjp.wordpress.com/

Si certaines années vous intéressent en particulier, contactez moi en message privé, par exemple sur twitter (@jean_digital). Je peux réaliser des affiches personnalisées grand format à la demande.

Quelques références complémentaires :

 

 

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Paramétrez votre biosphère

Posted by Jean-Pascal sur 27 août 2016

L’architecte-inventeur-humaniste Buckminster Fuller ne se définissait pas comme un être vivant de chair et d’os, mais comme un verbe, comme un processus. Buckminster Fuller serait-il un parent méconnu du design génératif ?

Maintenant décédé, il a laissé une oeuvre conséquence faite de réalisations et de méthodes. Il est probable que les méthodes dureront plus longtemps que ses bâtiments. En effet les processus, les recettes, les méthodes peuvent être oubliées mais elles peuvent aussi être redécouvertes plus tard, prouvant ainsi leur « immortalité » !

Biosphere---plan-large

Bref, j’ai découvert cet architecte en visitant la biosphère de Montréal. La régularité, la légèreté et l’élégance de cet édifice m’ont frappé. La biosphère fut le pavillon des USA pour l’exposition universelle de 1967. Il s’agit d’un des rares pavillons ayant résisté au temps (même si l’intérieur de la sphère a brûlé, l’intégrité de la structure n’a pas été atteinte).

Fuller était le meilleure candidat pour répondre au nouveau concept architectural en vogue cette année, le space frame, « dont le principe est de couvrir le plus d’espace possible avec flexibilité et aux moindres coûts » (Wikipedia Exposition_universelle_de_1967). Bien sur, la sphère est la meilleure réponse théorique à ce principe, puisqu’une sphère propose le plus grand volume possible pour une surface donnée. Les bulles de savon en savent quelque chose !

Ce principe d’optimisation était depuis longtemps à l’esprit de Buckminster Fuller, ce qu’il a popularisé sous le terme de Tenségrité.

Après avoir visité la biosphère de Montréal, j’ai repensé régulièrement à sa forme et à la possibilité de la reproduire avec Blender/Sverchok. La difficulté vient non pas de la forme initiale, qui est classique et nativement disponible dans Blender (il s’agit d’une icosphère), mais du renforcement de cette structure, basé sur une forme intérieure (nommée forme duale) et un réseau de tubes reliant les formes intérieures et extérieures.

Biosphere---detail2

Biosphere---details

Sous blender, je suis parti d’une icosphère toute prête, car l’enjeu ne se situait pas là à mon avis, mais plutôt dans la construction de la forme intérieure, dite duale.

Icosphere 1-4

J’ai eu quelques difficultés à construire la sphère duale, et j’aurai gagné du temps à lire l’article de wikipedia qui explique les principes de la structure de renforcement et de la forme duale de la structure interne. En effet, la sphère duale a une forme très différente da sphère principale. Heureusement, j’ai pu construire un schéma nodal sous Sverchok reprenant la logique suivante :

  1. Pour chaque face de la sphère principale, calculer le barycentre.
  2. Rapprocher le barycentre du centre de la sphère (selon un facteur paramétrable). Les barycentres constituent les points de la sphère duale qui est légèrement plus petite.
  3. Pour chaque barycentre, rechercher les X points duals les plus proches. Dans le cas de la biosphère, mettre ce paramètre X à 3. Relier chaque point obtenu avec le barycentre pour obtenir la structure duale.
  4. De même, pour chaque barycentre, rechercher les X points les plus proches dans la sphère principale. Utiliser X=3. Relier chacun de ces points avec le barycentre pour obtenir la structure de liaison entre la sphère principale et la sphère duale.
  5. Cuire le tout ! (Baking)

Ce principe est obtenu, sans rentrer dans les détails, avec le schéma suivant :

SV Schéma Biosphere

Le résultat est étonnant puisque selon le type d’icosphere choisi en entrée (noeud vert foncé), le nombre d’arrête des face de la sphère duale change.

Une icosphère 1 donne une forme duale (ci dessous) dont toutes les faces sont des pentagones réguliers.

BiosphereRendered - structure interne small

Une icosphère 2 (ci-dessous) a pour forme duale dont les faces sont soit des pentagones réguliers soit des hexagones réguliers. Je crois qu’on obtient un isocaèdre tronqué, un ballon de foot quoi, une forme difficile à réaliser sous blender ! Pour preuve ce tuto sous blender, ou  celui ci avec l’aide de Sverchok (et de Blender Sushi, mon blog de chevet ces jours-ci).

BiosphereRendered - structure interne moyenne - ballon de foot

Pour une icosphère 3, on obtient des hexagones à l’exception de deux faces pentagoniques situées à l’opposée l’une de l’autre. On peut les voir au centre de la duale ci dessous :

BiosphereRendered - structure interne big

Voici le résultat pour une icosphère 3 avec toutes ses couches (à gauche), la structure de liaison seule (au milieu) et une vue regroupant les trois structures (à droite).

Un des bénéfices fantastiques d’utiliser l’approche générative pour créer la structure de renforcement, est qu’il est possible d’appliquer cette logique à toutes sortes de formes. Voici pour exemple se qu’on obtient à partir d’une grille, et en ayant demander non pas trois mais 4 liens pour chaque barycentre. J’ai l’impression d’avoir déjà vu ce type de forme, par exemple dans les plafonds de grands bâtiments tels que des gares, hangars ou salons d’expositions. Ça semble solide 🙂

BiosphereRendered - structure à partir d'un plan

Pour finir, je vous propose une vue de la biosphère obtenue, avec un peu de mise en scène, de lumière et de matière. Attention, je débute sous Blender (et en Computer Graphic en général) et je ne prétend pas faire du photoréalisme. J’ai ajouté les volumes intérieurs (pavés sombres) actuel dans la biosphère, pour mieux ressentir le volume.

Biosphere - FINAL

Pour un maximum de réalisme, je vous propose de foncer sur l’île Sainte-Hélène à Montréal ou, si c’est plus proche pour vous (ça l’est pour moi), d’aller voir la géode de Paris, même si son revêtement empêche de voir la structure.

 

 

 

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