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Intro
La Soufrière en questions
expérimentation participative d'analyse de données
Le plan
petite histoire
en détails sur la page framagit
- un thé en linux partie
- un géophysicien et un homme de ménage
- une première scientifique et une découverte dérangeante
- un projet transversal et tentaculaire
- des données massives, pas de modèle physique
- une question universelle...
- lectures, sources et ressources
- un récit parfumé au souffre: genèse d'eVolcan
- radioscopie d'un volcan avec des MUONS
- autopsie tomoélectrique à vif d'une montagne
- un plateau expérimental potentiellement sans lendemain
- appel pour une prise en charge citoyenne
- la balade qui tourne au hackathon
- un lycéen de SI imagine et fabrique une sonde de pitot
- des épissures dans les vapeurs de souffre
- quelques trous pour relever des températures au sol
- du participatif avec un capteur à base d'Arduino
- Un hackathon sur les données "chaudes"...
The Quests
- que cherche t'on ?
- des indicateurs précurseurs
- observer/investiguer/anticiper le mystère
- comprendre les données par des méthodes exogènes
- traitement des sons
- imagerie médicale
- analyse des sociétés et comportements
- analyse statistique cognitive
The Quests
- que cherche t'on ?
- développer localement des outils d'observation
- robotique domestique et éducative
- marinisation et résistance au feu: téflon...
- accompagnement des scientifiques par des drones et caméras IR
l'analyse
what's your Quest... ?- diversifier les méthodes de recherche d'indicateurs
- ordonner et qualifier les données complexes
- s'abstraire du contexte
- une émergence travaillée au corps avec les ondelettes
- fusionner et étendre les données à la recherche de corrélation, d'écho...
- augmenter la couverture de capteurs
- étendre les points de captures
- varier et augmenter les types d'indicateurs
- superviser une émergence visuelle
des "états" apparents du système
étendre la couverture de capteurs
- the quest for material makers
- des capteurs accessibles et modulaires
- peu onéreux et grand public
- des solutions locales et ludiques
- un cycle vertueux expérimentation,
exploitation, capitalisation
- un plateau évolutif
- assister l'effort scientifique par un participatif citoyen
- utiliser et développer les savoirs locaux
- exploiter vertueusement la proximité et l'exception
- du lieux: le dôme
- des savoirs: les centres de recherche, l'artisanat et l'industrie
- des gens: une population passionnée, impliquée et imaginative
MUONS, tomographie...
leçon
- principe
- le muon est une particule élémentaire
- "Le muon est un lepton, il appartient à la deuxième famille de particules (la première est celle où il y a l'électron et la troisième où il y a le tau). Les muons sont créés vers 15 km d'altitude là où les rayons cosmiques primaires heurtent les atomes d'azote et d'oxygène. Ces collisions provoquent l'apparition de milliards de particules dont les pions qui se désintègrent en muons. Le rôle du champ magnétique est qu'il dévie la trajectoire des muons de basse énergie" @DG
- le muon a été découvert en 1936 par Carl David Anderson et son équipe
- son utilité pour radiographier de grands volumes de matière est démontrée dès 1970 muographie
Gerbe de particules créées par l'impact d'une astroparticule avec des particules de l'atmosphère
- une première: des muons remontants
- exception mise en évidence par l'équipe du projet DIAPHANE
- les images étaient curieusement voilées
- des vitesse négatives
- explication de Dominique Gibert :
- "Les muons remontants sont probablement créés dans la partie d'atmosphère située sous le niveau du télescope. On pense que dans le cas de gerbes cosmiques de haute énergie, la cascade hadronique (des protons) générée lors de la collision initiale en altitude descend jusqu'au niveau de le mer et est capable de produire des pions et des kaons qui, à leur tour, produisent des muons en se désintégrant. Ce phénomène n'avait jamais été décrit jusqu'à notre découverte sur les flancs de la Soufrière."
Télescope à muons
en images extraites des articles publiés par l'équipe dirigée par Dominique Gibert
"tri muogramme" du dôme
Schéma de la création des muons
détournement de rayons cosmiques
les particules élémentaires
la matière décortiquée
le scintillateur
genèse muonique
tomographie électrique
- principe
- ce que j'ai compris de l'histoire du chantier
- grosse affaire et huile de coude à profusion
- environs 10 ans de chantier
- en pleine nature inhospitalière
- processus de mesure:
- déployer un câble de part et d'autre du sommet
- redéployer régulièrement
- le câble est équipé d'électrodes plantées dans le sol
- on injecte un courant avec des caractéristiques identifiables
- l'injection est faite en un point que l'on déplace
- on mesure le courant sur toutes les autres électrodes
- l'exploitation des données: explication corrigée par Dominique
- 1 mesures de résistivité sur le terrain (on injecte un courant I et on mesure un potentiel V et on en déduit la résistivité en faisant, en gros, R = V/I)
- 2 on construit un modèle éléments finis de la Soufrière et on cherche la conductivité électrique dans chaque voxel du modèle 3D
- 3 La recherche de la conductivité est faite de façon itérative en minimisant l'écart entre les mesures (environ 25000) et ce que le modèle prédit.
- 4 Ce type de calcul entre dans la catégorie des problèmes inverses non-linéaires. Dans notre cas, le problème est largement sous-déterminé car le nombre de voxels du modèle (= le nombre d'inconnues du problème puisqu'on cherche la conductivité dans chaque voxel) est beaucoup plus grand que le nombre de données disponibles pour contraindre le problème.
- On gros on a plus d'inconnues que d'équations ! Pour arranger ça, on régularise, ce qui revient à coupler des voxels.
- On obtient ainsi une série de coupes...
- On entre alors dans un processus de reconstruction 3d
- à partir de données partielles 2d et d'un modèle physique de répartition des résistivités
la tomographie (cf wikipédia)
- extraits du supplément de l'article:
Volcano electrical tomography unveils edifice
collapse hazard linked to hydrothermal system
structure and dynamics
Marina Rosas-Carbajal 1,* , Jean-Christophe Komorowski 1 , Florence Nicollin 2 , and
Dominique Gibert 1,2
vision combinée: architecture et dynamique de la Soufrière
- animation 3d des résultats combinés des tomographies électrique et muonique
- la matière rouge est liquide et ce n'est pas de la lave...
Action
- participer avec l'équipe de Dominique Gibert
- renforcer l'équipe de bénévoles locaux
- initier des micros projets de fabrication alternatives
- faire participer les lycéens et d'autres associations
- exemples:
- adapter diversifier et optimiser les générateurs électriques
- renforcer les communications
- participer au déploiement de la supervision des équipements
- développer des capteurs
- à imaginer
- initier avec Dominique des missions de repérage des zones chaudes
- drônes infra rouge
- réseau de mini capteurs de températures au sol
- capteurs d'ambiance sonore
- compléter les travaux d'information et d'impliquation des randonneurs
- les zones fortement acides et souffrées sont relativement mouvantes
- des indicateurs d'état ou d'activité permettraient aux visiteurs d'être alerté
- on attirerait l'attention vers les points chauds
- avec l'objectif citoyen de responsabiliser...
Actions et opportunités
- ateliers et projets
- conception de capteurs à base d'Arduinos, de Raspberry...
- analyse et présentation des données
- micro robotisation
- supervision et émergence dynamique
- recherche citoyenne
- à la lumière des courageux citoyens révolutionnaires (et autres)
participer à la réflexion
- Avec des questions
- où est la lave: mesures par champ magnétique
- avec un anneau d'un km de diamètre
- interactions hydrologique
- jusqu'où vont les interractions
- dans quels sens, y a t'il un effet retour ou une pression...
- épaisseurs de sol "solide" au sommet
- sur quoi marche t'on là haut ?
- les températures du sol sont elles aussi impactées par l'ensoleillement
- l'acide est t'il réchauffé parfois ?
- quel effet d'infiltration y a t'il, porosité et variation d'humidité du sol
- des chantiers citoyens et scientifiques pour éclairer
fabrication d'un capteur de vitesse des gaz
à voir pour plus de détails la présentation open-elab...- Idée spontannée de l'été 2016 pour Mathis: la sonde de Pitot
- tout commence par un schéma
- test en basse altitude
- Constat d'échec, on reprend au début: la théorie
sonde de pitot V2 par Mathis
à voir pour plus de détails la présentation open-elab...- on reprend les capteurs sur la V1
- montage plus ou moins conforme au "tube de pitot"...
atelier d'été sonde de pitot V2
- test en souflerie & direction la Soufrière, test en altitude
- Fumerolle centre du cratère sud (CSC)
vitesse calculée depuis le relevé: 200km
atelier d'été sonde de pitot V2
- Fumerolle sud du cratère sud: vitesse sup à 500kmh
atelier numérique
- petite histoire..
- c'est l'étincelle à l'origine de ce projet
- l'idée prend forme dans une discussion sur le volume de données et
- la complexité accrue par l'absence de référentiel fixe connu/prédictible
- comment identifier la dimension (fenêtre & échelle) de l'indicateur/prémisse d'un événement non identifiable pour cause d'absence de catastrophe
- l'action@open-elab débute par
- un partage des données à titre exceptionnel vu que des chercheurs écrivent dessus...
- le partage ouvert des codes de traitement et de présentation matlab
- la publication d'un état quotidien des fumerolles équipées
- mais surtout par une série de >maquettes pour appréhender la complexité des données et les outils "classiques" tels que scipy
# charge le fichier préparé par Dominique Gibert en matlab
fum=sio.loadmat('CS_Fumerolles/MatFiles/CS_Fumerolles__6_2015-07-25_08-20-00_000000.mat')
# clés de l'objet dict
dict_keys([... 'udbfHeader', 'udbfData'])
# extrait de entête injectée par Dominique pour identifier l'origine et la structure des données
array([[ ([[0]], [[1.07]], [[43]], ['UniversalDataBinFile - Gantner Instruments'], [[0]], [[0]], ...
...[[1]], [[14]], [[1e-09]], [[730486]], ['01-Jan-2000'], [[1]], [[2]], [[6, 9]], [[array(['CS_dB'],
array(['CSC_Temp'... array(['°C'],... [[736170.3472222222]], [[736170.3892245371]], [[3630]], [[array(['DIAPHANE Project'],
# extrait des données
... [0.3228197693824768, 95.659912109375], [0.3074447810649872, 95.66424560546875], [0.3075183629989624, 95.6700439453125], ...
%% Wavelet transform dilatMin = 4; nOctave = 2; nVoiceOctave = 100; sigma = 8; tic cwt1 = cwt(signal,'morlet',dilatMin,nOctave,nVoiceOctave,sigma); cwt1.x = t; toc %% Dessin du module de la transformée en ondelettes f1 = figure; screenSize = get(0,'ScreenSize'); set(f1,'Position',[0 0 screenSize(3) screenSize(4)]); set(gca,'FontSize',fontSize); set(gca,'FontName','Verdana'); subplot(3,1,[1 2]) set(gca,'FontSize',fontSize); set(gca,'FontName','Verdana'); imagesc(t,2*dt*cwt1.dilat,cwt1.modulus) ...
- extrait du code "spike" python
- le secret des timestamp matlab
@gc
def matlabTime2unix(self, matlab_datenum):
return datetime.fromordinal(int(matlab_datenum)) + timedelta(days=matlab_datenum%1) - timedelta(days = 366)
if champ=='P_STA' and 'atmo' in kwargs['fr']:
# calcul de correction ebullition/pression atmo
# methode des moindres carrés:
# Tebu=a+b*p+c*p*p+d*p*p*p
if p_sta==[]:
a_=57.260204
odata=[]
xdata=[]
for t,v in xdatas:
v_=float(v)
b_=79.37221*0.001*v_
c_=-35.5263*0.000001*v_*v_
d_=6.695*0.000000001*v_*v_*v_
v_ = a_+b_+c_+d_
odata.append(v_)
xdata.append((t,v_))
narray=np.array(odata)
median = np.median(narray)
etype = np.std(narray)
if set_median:
fi.write('#median:%r\n'%median)
for t,v in xdata:
fi.write('%r:%r\n'%(t,v))
les courbes du haut tentent par calcul récurcif d'accélération glissante de faire ré-émerger la vision des pentes par l'oeil les courbes imbriquées du bas montrent les intervales de fenêtrage et les enveloppes min/max/med ... c'est pas encore ça
atelier capteurs / arduino
- capteur lowcost, opensource, ludo-éducatif
-
répondants aux objectifs
- multiplier les capteurs sur le dôme
- faciliter l'ajout de nouveaux types de mesures
- adapter librement les capteurs au contexte
- devenir autonome et souple sur la gestion et les interractions des équipements
- normaliser et ouvrir les standards et protocoles
- le proto
-
schéma de montage électronique du prototype v1 double arduino
prototype
- contraintes/objectifs énoncés
- consommation inférieure à 300mv
- 8 thermocouples 12/16 bits
- heure synchronisée sur un système "universel"
- données préservées sur support fixe
- flux de données instantanné
- accès aux données archivées
- enregistrement de données d'environnement interne
- communication wifi 802.11 b/g/n 2.4Ghz
- contraintes d'environnement
- exposition solaire
- température à forte amplitude de variation
- vent
- instabilité radio/wifi
- instabilité énergétique
- prototype v0 arduino wifi 6 thermocouples
- stockage permanent sur micro SD
- timer
- instabilité mémoire
- limite d'intégration
- 6 sur 8 thermocouples (soudure/bus/mémoire)
- manque le gps
- pas d'info sur l'état du système
- prototype v0.1 arduino wifi 10 thermocouples
- stockage permanent sur micro SD
- timer & gps
- second montage soudé plus grand
- instabilité mémoire
- bus ipc limité par les ports dispo à 8
- limite d'intégration
- pas assez de mémoire: début d'éveil
- gps et sd aléatoires
- toujours pas d'info sur l'état du système
- prototype v2.0 arduino wifi 8 thermocouples
- tests de com serie/tcp
- timer & gps
- infos internes: ampérage, humidité, température
- prototype v2.1 double arduino i2c
- montage et mémoire stabilisée apparemment :(
- timer & gsp
- infos internes: ampérage, humidité, température
- arduinos en chaîne de commandement i2c
- arduino de tête
- alimentation communications stockage timestamp gps
- demande un résumé des capteurs au second arduino
- arduino de queue
- boucle permanente de lecture des capteurs
- interruption sur demande d'état
- test radio
- puces radio fragiles mais efficaces à 50m
- test à basse altitude de la V2.1
les questions à notre portée
- carte permanente de l'activité
- thermique périphérique
- sonore
- magnétique
autres questions
- le risque 0 "ou" la vie
- le phénomène naturel
- une bénédiction permamente qui favorise la vie
- une révolution créatrice d'oasis
- quelles sont les transformations possibles et vraisemblables du dôme ?
- quelles moyens d'anticipation et de secours sont imaginables ?
- champs de bataille
- (image extraite du workshop IPGP2016 de Dominique)
