Projet Sahelvildeau

1. Projet Sahelvildeau La modélisation numériques des écosystèmes urbains en zone aride et semi-aride

2. Objectif et livrable de la recherche-action • Identifier s’il est possible de définir des règles d’architecture des villes durables qui leur permettent de se comporter comme un écosystème, en mettant en accent particulier sur le recours aux outils numériques pour en concevoir l’architecture, ci-après désignés sous le concept générique de « moteur numérique ». • Concevoir un écosystème urbain pose d’abord un problème d’intégration des sous-systèmes qui la composent : eau, énergie, transports urbains, transports interurbains, habitat, santé, cadre de vie… et de compréhension et prise en compte des critères comportementaux des humains qui habitent ces écosystèmes. • Un système intégré ne peut être modélisé par l’addition de ses sous-systèmes : le système possède des propriétés émergentes qui ne sont que le produit des interactions entre ces sous-systèmes. Les politiques publiques souffrent de procéder de l’addition de mesures sans logique d’intégration dans un système global et dont les effets émergents ne peuvent donc être pilotés. • On analysera les règles d’architecture de deux types de systèmes : les systèmes conservatifs dont les états sont dénombrables et dont l’architecture est un problème d’optimisation et les systèmes dissipatifs (comme les systèmes humains) dont le comportement ne peut résulter d’une loi linéaire. • Un travail de modélisationpermettra de définir des règles communes d’architecture d’un écosystème urbain durable. On en dérivera les règles de gouvernance d’un « écosystème de conception » entre parties prenantes de la conception d’un tel écosystème – entreprises, acteurs institutionnels, politiques publiques, habitants… – et les compétences nouvelles à acquérir par les firmes, les pouvoirs publics et les maîtres d’ouvrage institutionnels, ainsi que l’évolution nécessaire subséquente des modèles d’affaire. • Le livrable sera un prototype d’outil de modélisation numérique fondé sur l’état de l’art de l’ingénierie des systèmes complexes, utilisable par les parties prenantes de la conception et du pilotage de l’écosystème urbain durable : maîtrise d’ouvrage publique, ingénieries, aménageurs, industriels, urbanistes, habitants, services publics, infrastructures… • Ce sera un outil d’aide à la décision qui sera le support d’un observatoire de la ville durable afin de comprendre et piloter son évolution. • Le terrain prioritaire de cette recherche va concerner les zones arides de la rive sud de la Méditerranée, dans une optique comparative avec la problématique de ville durable de la rive nord, en centrant le travail de modélisation sur le couple eau-énergie comme problématique cœur de l’écosystème. • Le Maroc, compte tenu de la stratégie ambitieuse de son plan solaire, des priorités stratégiques qu’il affiche sur le développement urbain et de la présence de zone aride et la maîtrise de la gestion de l’eau, est un partenaire incontournable de ce programme.

3. Pré-requis 1 : un modèle systémique gros grain de la ville (pilote sur ville nouvelle marocaine) Gouvernement Marocain Municipalité Vision locale Vision nationale VILLE NOUVELLE MAROCAINE Echanges économiques Touristes étrangers Achats de biens Entreprises Services touristiques Voyagistes Economie Bâtiments Touristes étrangers Echanges économiques Main d’oeuvre Main d’oeuvre Reste du Monde Reste du Maroc Véhicules Véhicules Eau Electricité Infrastructure routière Electricité Système de distribution d’eau Système de distribution d’énergie Eau Electricité Ressources en eau Ressources en énergie

4. Que sera notre livrable ? Gouvernement Marocain Municipalité Vision locale Vision nationale VILLE NOUVELLE MAROCAINE Identification des impacts à gros grain Choix structurants Echanges économiques Touristes étrangers Achats de biens Entreprises Services touristiques Voyagistes Economie Bâtiments Touristes étrangers Echanges économiques Main d’oeuvre Main d’oeuvre Reste du Monde Reste du Maroc Outil d’aide à la décision reposant sur un modèle systémique à gros grain d’une ville et des modèles à grain plus fin Véhicules Véhicules Eau Electricité Infrastructure routière Electricité Le premier livrable du projet (Etape 1: modèle statique) sera un outil d’aide à la décision basé sur un modèle systémique à gros grain d’une ville permettant à un utilisateur d’identifier les impacts à gros grain de choix politiques ou techniques – exprimé sous forme d’objectifs cibles – sur les différents sous-systèmes constitutifs de la ville. Système de distribution d’eau Système de distribution d’énergie Eau Electricité Ressources en eau Ressources en énergie

5. Un paramètre est une donnée critique pour le pilotage de la fonction… … qui est affecté d’une valeur variable en fonction du contexte Les livrables: la modélisation Fonction « eau" Paramètre Variable Objectif La ville comme fonction émergente Fonction « énergie » Objectif Paramètre Variable Fonction « habitat » Paramètre Objectif Variable Fonction « N » Paramètre Objectif Variable Fonctions de l’écosystème impactées Besoins en solutions physiques Observatoire Besoins en systèmes d’information Vue du modèle numérique en termes de fonctions Aide à la décision

6. Pré-requis 2 : l’identification des paramètres et des règles clefs • Les autres pré-requis clefs pour la construction de l’outil d’aide à la décision sont l’identification : • des paramètres clefs sur lesquels on peut agir, • des stratégies d’optimisation que l’on veut privilégier, en fonction de l’objectif assigné à l’écosystème urbain • des paramètres clefs caractéristiques des sous-systèmes de la ville, • des règles décrivant les impacts – et si possible les dynamiques à gros grain en mettant l’évidence sur les problèmes de changement de phases – existant entre ces différents paramètres. • On identifiera à ce niveau les moteurs de calcul : • métiers décrivant les dynamiques des sous-systèmes en jeu, • d’optimisation multi-critères, • nécessaires à la résolution des analyses d’impacts à effectuer.

7. Les étapes clefs pour créer un tel outil Etape 1 : modèle statique Etape 2 : simulateur Etape 3 : prototypage • La construction d’un outil informatique d’aide à la décision basé sur un modèle systémique à gros grain d’une ville devrait logiquement passer par trois étapes classiques : • Etape 1 – construction d’un modèle systémique « statique » de la ville : cette étape est une étape d’analyse architecturale destinée à identifier les sous-systèmes de la ville, les paramètres systémiques clefs et leurs inter-relations (cf. pré-requis 1 & 2) • Etape 2 – construction d’un simulateur de la ville basé sur le modèle de l’étape 1 : cette étape consiste à identifier les « bonnes » équations d’évolution qui forment un modèle dynamique de la ville et qu’il faut calibrer en s’appuyant sur des données réelles • Etape 3 – prototypage d’un outil informatique : cette dernière étape consiste enfin à transformer la maquette de laboratoire issue de l’étape 2 en un outil professionnel avec des interfaces utilisateurs simples à utiliser et des rendus ergonomiques

8. Les compétences réunies dans le consortium

9. Les partenaires • Académiques • Industriel