Professeur Uchida et les fonds ICZ pour les logiciels à code source ouvert : un pas dans la bonne direction

Sculptures showing movements

Un chercheur en biomécanique de l’Université d’Ottawa a reçu des fonds de l’initiative Chan Zuckerberg afin de développer un logiciel à code source ouvert permettant de mieux comprendre comment nous nous déplaçons. Professeur Uchida, un professeur en génie mécanique, est un des récipiendaires de cette bourse dans le 3e cycle du programme de logiciels à code source ouvert essentiels pour les sciences. Mais, que représente cette bourse pour ce chercheur et comment aura-t-elle un impact sur ses projets actuels? Cet article répondra à ces questions en jetant un coup d’œil sur les retombées positives que ces fonds auront.

Pourquoi étudions-nous les mouvements?

Le mouvement, émergeant grâce à l’interaction complexe des systèmes neuronal, musculaire et squelettique, est fondamental à la vie humaine et animalière. Les expériences nous aident grandement à comprendre comment nous nous déplaçons, mais des logiciels permettent de calculer des quantités qui sont difficiles, voire impossibles à mesurer directement. En générant des simulations basées sur des données expérimentales avec des modèles musculosquelettiques, les chercheurs peuvent estimer la force que chaque muscle doit générer afin de produire des mouvements tels que la course et la marche. Une fois que ces données sont obtenues, il est possible de calculer le montant d’énergie entreposée et relâchée par les tendons en s’étirant et en rebondissant, la force exercée à l’intérieur du genou des personnes âgées atteintes d’arthrose, et bien plus. En somme, en regardant ce qui se cache sous la peau, ceci nous offre une compréhension de comment nos systèmes biologiques fonctionnent et cette information dirige la conception de nouveaux traitements et appareils fonctionnels.

Sur quoi travaille le Professeur Uchida?

Depuis 2012, il fait partie de l’équipe de développement d’OpenSim, un logiciel à code source ouvert qui permet de modéliser des systèmes musculosquelettiques et générer des simulations de mouvement humain et animalier. Ce logiciel compte des milliers d’utilisateurs à travers le monde et a été utilisé dans plus de 1 500 études publiées au sujet du mouvement. La plupart de ces recherches ont été effectuées par des chercheurs qui ont passé des mois à apprendre comment bien se servir du logiciel. Afin de rendre OpenSim et ses capacités plus accessibles à une plus grande communauté de cliniciens, ingénieurs, roboticiens et plus, le processus de modélisation et simulation doit être simplifié.

À propos d’OpenSim: sur quoi se concentre ce projet?

Ce projet automatisera la calibration de modèles, un processus par lequel un modèle musculosquelettique est ajusté afin de représenter les dimensions d’un corps humain, ce qui s’avère très complexe pour les nouveaux utilisateurs. Cette calibration est un point critique dès le début de toute analyse puisque la qualité des simulations subséquentes relève fortement de celle de la calibration du modèle. Dans le processus actuel, l’interface utilisateur graphique d’OpenSim est utilisée pour positionner les marqueurs sphériques sur un modèle générique afin de correspondre aux locations anatomiques des marqueurs optiques placés sur un sujet lors d’une expérience. Les dimensions des segments du corps du modèle sont ensuite ajustées afin de réduire la distance entre chaque marqueur du modèle et le marqueur sphérique correspondant à une image vidéo. Ce processus est fastidieux et itératif puisqu’il y a des incertitudes quant au placement des marqueurs sur le sujet. De plus, puisque la peau bouge parfois indépendamment de l’ossature sous-jacente, les marqueurs optiques placés sur la peau doivent être ajustés afin de réduire la marge d’erreur.

Quel sera l’impact des fonds sur ce projet?

Les fonds de 130 000 dollars américains appuieront l’embauche d’un développeur ou une développeuse de logiciels et d’un ou d’une spécialiste en convivialité pour OpenSim. Ils travailleront avec le Professeur Uchida à l’Université d’Ottawa et le reste de l’équipe de développement d’OpenSim à Stanford afin de conceptualiser, développer, tester et diffuser une nouvelle méthode d’optimisation permettant d’améliorer le processus de calibration du modèle, et donc d’obtenir de meilleurs modèles en moins de temps et sans avoir à compter sur l’expérience de l’utilisateur. Ce projet fait partie du programme de l’initiative Chan Zuckerberg de logiciels à code source ouvert essentiels pour les sciences qui appuie les projets de logiciel à code source ouvert «afin d’aider à rendre les fondements informatiques de la recherche biologique plus utilisables et plus robustes.»


Pour plus d’information ou pour toute question relatives aux postes disponibles pour ce projet, veuillez contacter Thomas Uchida. De plus amples renseignements au sujet de ses projets se retrouvent sur son site web.

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