L’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) propose à chacun d’explorer l’univers en réalité virtuelle

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Envie de voyager dans les confins de l’Espace ? C’est désormais possible sans quitter la Terre avec le puissant logiciel open source VIRUP du Laboratoire d’astrophysique (LASTRO) de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), qui construit en temps réel un Univers virtuel basé sur les données cosmologiques et astrophysiques contemporaines les plus détaillées. Déjà présentée en VR et en immersion spatiale à Tokyo et à Dubai, l’expérience unique débarquera en Suisse à partir d’avril 2022. En attendant chacun peut faire une partie du voyage dans son salon grace à un court métrage bluffant.

« Vous flottez dans l’Espace, juste au-dessus de la Terre. La Station spatiale internationale est à portée de bras. Vous tournez la tête, ne voyez que la Lune, un petit cercle perdu dans le lointain. Vous ne pouvez vous empêcher de penser que c’est probablement ce qu’un astronaute percevrait pendant une sortie extravéhiculaire ». C’est le début d’un voyage spatial dans l’environnement virtuel des scientifiques de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL).

Pour la première fois, chacun peut donc pénétrer l’Univers virtuel le plus complet, basé sur les données astrophysiques et cosmologiques les plus récentes, grâce au puissant logiciel open source du Laboratoire d’astrophysique (LASTRO) de l’EPFL. Appelé VIRUP, pour « VIRtual Universe Project », il est disponible depuis la mi-octobre, en version beta.

« Vous pouvez naviguer sur la carte la plus détaillée de l’Univers, confortablement installé à la maison » explique Jean-Paul Kneib, directeur du LASTRO. « C’est une occasion de voyager à travers l’espace et le temps, et de découvrir l’Espace ».

  • La prouesse de VIRUP : visualiser des téraoctets de données en simultané

Les astronomes et les astrophysiciens collectent des données sur des milliards d’objets célestes, dans le ciel nocturne, avec des télescopes sur Terre et dans l’Espace. Nous avons ainsi cumulé des décennies d’observation. Prochainement, on s’attend à recevoir de plus grandes quantités de données encore. Pour convertir de grandes quantités de données en représentations visuelles, comme dans un film, on produit généralement des séquences spécifiques à l’avance.

Mais l’EPFL a eu l’idée de générer une représentation en temps réel, comme si l’on se trouvait en tant qu’observateur à un point quelconque de l’espace et du temps. VIRUP, conçu par Yves Revaz, astrophysicien au LASTRO, secondé par l’ingénieur informaticien Florian Cabot, permet de générer 90 images par seconde, avec des téraoctets de données. Cette innovation technologique répond aux exigences de l’environnement de réalité virtuelle, pour fournir une expérience fluide et immersive.

« La visualisation des données astrophysiques est bien plus accessible que les graphiques et les chiffres. Elle contribue à développer notre intuition de ces phénomènes complexes » explique Yves Revaz. « VIRUP peut justement rendre l’ensemble de ces données astrophysiques accessibles à tous. Cela deviendra de plus en plus important, alors que nous construisons des télescopes plus imposants encore, comme le Square Kilometer Array, qui vont générer d’énormes quantités de données ».

Yves Revaz, devant une installation immersive de l’univers virtuel. Photo: Alain Herzog / EPFL
  • Simulations et données astrophysiques et cosmologiques

Pour l’heure, VIRUP peut déjà visualiser les données issues de huit banques: 

. le Sloan Digital Sky Survey comprend plus de 50 millions de galaxies et 300 millions d’objets en général.

. les données de Gaia contiennent plus de 1,5 milliard de sources lumineuses dans la Voie lactée.

. la Mission Planck déploie un satellite qui mesure les premières lumières après le Big Bang, désignées sous le terme de fond diffus cosmologique.

. le Open Exoplanet Catalog agrège diverses sources de données sur les exoplanètes.

D’autres banques incluent un répertoire d’environ 3 000 satellites en orbite terrestre, ainsi que des textures pour représenter les objets.

VIRUP génère aussi des répertoires de données contemporains et de robustes simulations scientifiques. On peut par exemple contempler la future collision de notre Voie lactée avec Andromède, la galaxie voisine également connue sous le nom de M31. On peut aussi voir d’énormes portions de la toile cosmique — les structures filamentaires à grande échelle qui s’étendent au travers de l’Univers — et leur formation pendant des milliards d’années, grâce aux simulations tirées d’un répertoire appelé IllustrisTNG, qui consiste en 30 milliards de particules simulées.

L’un des défis principaux du logiciel est d’assurer une transition fluide entre les diverses banques de données.

On peut donc dès maintenant naviguer à travers les données et simulations importées dans VIRUP. Par exemple, on peut visiter les 4500 exoplanètes découvertes à ce jour, mais leur apparence résulte d’une interprétation artistique, dérivée des observations. On peut aussi se promener à travers les quelque 50 millions de galaxies mesurées par le Sloan Digital Sky Survey, mais les données réelles fournissent une résolution limitée. Cela restreint la quantité de détails des représentations virtuelles.

Il reste encore un énorme volume de données que l’on pourrait explorer avec VIRUP. Les prochaines étapes prévoient donc l’inclusion de banques d’objets appartenant au système solaire, tels que des astéroïdes, ainsi que divers objets galactiques comme des nébuleuses et des pulsars.

  • Un environnement flexible et immersif

Pour une expérience totalement immersive, en 3D et à 360 degrés, VIRUP utilise un casque de réalité virtuelle et un ordinateur équipé du logiciel, ainsi que d’un espace de stockage pour une sélection de données astrophysiques et cosmologiques.

VIRUP peut aussi générer des univers virtuels dans d’autres environnements, comme un dôme pour des sites physiques tels que des planétariums, ainsi que des caves et demi-caves.

De l’expérience plutôt personnelle et solitaire des casques de réalité virtuelle, jusqu’à celle plus collective et théâtrale des dômes et des caves, la transition est rendue possible grâce à une collaboration entre le LASTRO et le Laboratoire de muséologie expérimentale de l’EPFL (eM+), financée par un fonds de démarrage de l’EPFL pour favoriser les projets interdisciplinaires.

« Avec ce système immersif, vous pouvez incarner les données, ce qui a de profondes répercussions sur la manière dont vous les percevez » explique Sarah Kenderdine, artiste, experte de l’art numériqu et directrice de eM+.

  • Un court métrage et une expérience itinérante

Un court métrage accompagne la sortie de VIRUP. Intitulé Archaeology of Light, il fait la démonstration d’un périple à travers l’univers virtuel.

Depuis la Terre, le film déroule un voyage de 20 minutes à travers les diverses échelles de l’Univers, du système solaire à la Voie lactée, jusqu’à la toile cosmique et aux lumières reliques du Big Bang.

Le film est disponible sur YouTube en versions 2D, 360° et stéréo 180°.

Et les amateurs disposant d’un environnement de réalité virtuelle peuvent également commencer leur voyage virtuel sur VIRUP, à travers les données.

Le court métrage en 4K et en VR180

L’expérience de VIRUP a été proposée au dôme Synra du Musée de la science de Tokyo (11-31/08/2021 et 17-18/09/2021) puis à Dubai (17-30/10/2021) dans le cadre du EPFL’s Virtual Space Tour. Elle sera présentée dans un dôme dans le contexte de la prochaine exposition de l’EPFL, « Cosmos Archaeology : Explorations in Space and Time », qui ouvrira le 21 avril 2022 aux pavillons de l’Ecole.  

longread.epfl.ch/dossier/virup/

SOURCE: EPFL (CP)

PHOTOS: EPFL

PHOTO du carousel: Yves Revaz navigue dans une installation interactive de l’univers virtuel. Photo : Alain Herzog / EPFL

Date de première publication: 03/11/2021

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