Automatiser la production de logiciels d’aide à la décision en santé animale à partir de modèles épidémiologiques réalistes

Contexte et enjeux :

Les modèles mécanistes jouent un rôle majeur pour comprendre, prédire et contrôler la propagation d’agents pathogènes : ils permettent de représenter des hypothèses et des processus d’un haut niveau de réalisme, et de comparer un grand nombre de scénarios, y compris pour évaluer des mesures de maîtrise non encore mises en œuvre sur le terrain. Le développement dans l’unité BIOEPAR d’un logiciel de modélisation épidémiologique open source, EMULSION, qui mobilise des méthodes d’intelligence artificielle (IA), facilite l’écriture, la validation et la réutilisation de tels modèles. Cependant, pour permettre d’explorer le comportement du système, le paramétrage et les sorties des modèles académiques sont plus nombreux et diversifiés que pour un usage ciblé sur le terrain. Passer du modèle académique à un outil d’aide à la décision (OAD) manipulable en autonomie par des utilisateurs non modélisateurs pour gérer des situations sanitaires concrètes reste une étape qui requiert un développement logiciel important. Le projet ATOM vise à automatiser ce processus en combinant des méthodes d’IA et de génie logiciel.

Résultats :

Ce projet (coordonné par S. Picault et P. Ezanno) a démarré en février 2020 pour 18 mois. L’ingénieure en charge du développement de la chaîne logicielle nécessaire, G. Niang, a déjà réalisé un premier prototype d’outil web capable d’interagir avec EMULSION pour piloter le paramétrage d’un modèle, exécuter les simulations des divers scénarios, et présenter les résultats sous forme graphique.

Elle développe un langage dédié (DSL) permettant à un concepteur d’OAD de spécifier les caractéristiques de l’outil qu’il souhaite produire à partir d’un modèle EMULSION d’intérêt : paramètres libres, ensemble de paramètres reflétant des pratiques d’élevage ou des méthodes de maîtrise à explorer, scénarios à comparer (sans maladie, avec maladie sans maîtrise, avec vaccination ou changement de pratique, etc.) et les graphiques résumant les résultats. Ces informations permettront de produire automatiquement des pages web opérationnelles constituant un « squelette » d’OAD, à adapter ensuite selon l’usage professionnel visé.

À ce projet s’adossent des synergies de site entre Oniris et IMT Atlantique, via le projet EpiSoft (début 2021) qui explorera la mise en œuvre de méthodes de génie logiciel (M. Tisi, IMT Atlantique) pour faciliter et fiabiliser le développement des modèles épidémiologiques dans les langages de modélisation d’EMULSION et d’ATOM.

Perspectives :

L’accélération du passage de modèles académiques réalistes à des OAD exploitables par des gestionnaires de la santé animale (éleveurs, vétérinaires, techniciens, sociétés de conseil en élevage…) favorisera le transfert de connaissances des équipes de recherche en modélisation vers les filières professionnelles et permettra d’informer la décision publique.

Par ailleurs, le caractère ouvert des méthodes développées (logiciel open source ; modèles lisibles dans leur structure, leurs hypothèses et leur paramétrage ; description explicite de la structure de l’OAD généré) permet d’assurer une transparence du processus de modélisation et d’ouvrir à la discussion les conclusions qui peuvent en être tirées.

Enfin, les synergies de recherche développées lors de ce projet permettront d’élaborer des méthodes informatiques innovantes qui trouveront des applications dans de nombreux domaines de modélisation au-delà du seul cadre de l’épidémiologie.

Principe du projet ATOM — À partir de l’expérience acquise sur la production d’OAD ad hoc à partir de modèles académiques, le projet ATOM vise à développer la chaîne logicielle visant à automatiser la transformation de tels modèles en OAD opérationnels, à finaliser pour leur usage professionnel.