Etude et Mise en place d’un laboratoire virtuel informatique Open Source

ETAT DE L’ART

Les progrès des communications numériques à grande vitesse commencent à révolutionner les pratiques dans le secteur de l’éducation. L’avènement des communications numériques à grande vitesse, avec la diminution des coûts des fonctionnalités fixes, a permis la croissance rapide de « laboratoires virtuels » (LV). Nous allons d’abord commencer par définir par définir les laboratoires virtuels, dire pourquoi les laboratoires sont utilisés maintenant, ensuite faire une étude sur les laboratoires existants et enfin dresser les avantages et inconvénients des laboratoires Virtuels.

Définition

Nous pouvons définir les laboratoires virtuels comme étant Ensemble de machines virtuelles, agencées en fonction d’objectifs pédagogiques. La réunion d’experts sur les laboratoires virtuels organisée par l’Institut international de physique théorique et appliquée (IITAP) Ames, Iowa 10-12 mai 1999 a adopté un large perspectif et défini un laboratoire virtuel comme « un espace de travail électronique pour la collaboration à distance et l’expérimentation dans la recherche ou dans d’autres activités créatives, en vue de générer et de diffuser des résultats au moyen de technologies partagées de l’information et de la communication ». Un LV se distingue d’un laboratoire « réel » (LR) ou « traditionnel ». Cependant, un LV n’est pas conçu comme un substitut ou un concurrent d’un LR. En revanche, les LV peuvent être des extensions de LR et ouvrent de nouvelles opportunités qui ne peuvent se réaliser entièrement au sein d’un LR à un coût abordable. On trouve, parmi les termes équivalents qui englobent le concept de LV, ceux de « collaboratoire », « groupe de travail virtuel », « entreprise virtuelle », « groupe inter organisations » et « groupe de collaboration à distance ». 

Pourquoi les laboratoires virtuels ?

Différents laboratoires sur ordinateur ont été développés depuis plusieurs années. Parmi ces laboratoires nous pouvons distinguer les laboratoires à distance et les laboratoires purement virtuels. Le but des laboratoires à distance est de pouvoir mener, à domicile ou n’importe où, des expériences réelles distantes par le biais d’une communication par internet. Les laboratoires à distance sont très bien adaptés aux expériences pour lesquelles les manipulations sont réduites,  ainsi ils sont particulièrement développés pour des expériences en électroniques. Les mesures sur un circuit électrique nécessitent une courte période d’utilisation du laboratoire à distance, et le laboratoire peut donc enchainer très rapidement des requêtes d’essais de nombreux étudiants. En mécanique, la flexion d’une poutre est un autre exemple de mesure rapide. D’autres domaines d’application pour les laboratoires éloignés sont l’optique ou la robotique. Les laboratoires à distance peuvent également être utilisés pour des expériences coûteuses ou des manipulations dangereuses. Si nous voulons un accès distant ouvert à un large public, les expériences doivent donc répondre à deux exigences : elles doivent être automatisées et courtes. Ce n’est pas le cas pour la métrologie dimensionnelle. Les Laboratoires Virtuels (L.V.) sont une autre façon de développer des laboratoires en ligne. Ils sont basés sur la simulation des phénomènes physiques en jeu. Les logiciels de simulation sont utilisés depuis longtemps pour l’enseignement. Nous avons plusieurs arguments pour justifier l’essor des laboratoires virtuels  Ressources partagées Les laboratoires virtuels ont fait leur apparition grâce à l’ère des ressources partagées. En effet, avec l’avènement de la mutualisation, tout est regroupé et les ressources sont partagées. Nous n’avons plus besoin d’avoir des équipements dédiés à des tâches spécifiques  Manque criard de ressources et budget A l’heure actuelle, Les universités sont souvent coincées par le manque de finance dans la mesure où le matériel physique coute cher et face à l’effectif pléthorique des étudiants il devient de plus en plus s’équiper. La restriction budgétaire est un frein non négligeable contre la montée en compétence des étudiants  Accès à travers un réseau Avant, il fallait venir participer aux Travaux pratiques en salle mais avec l’avancée des TICs, Pas besoin de se déplacer. Nous n’avons qu’à nous munir d’un ordinateur et être dans le même réseau (si localement) ou avoir accès à internet pour pouvoir accéder au laboratoire virtuel  Licence Si on avait besoin, d’avoir une licence pour chaque machine donnée, On ne dote de licence que la machine physique, les machines virtuelles n’en ont pas besoin. Les LV peuvent améliorer la capacité à attirer des contrats de recherche et développement du secteur privé, du fait de leur flexibilité en matière d’accès au personnel, aux équipements de laboratoire ou à l’expertise, de présence géographique, de capacité d’expansion ou de réduction, etc. L’exemple spécifique qui suit illustrera les motivations qui président à la création d’un LV. Pour des raisons de sécurité, certains laboratoires nationaux du Department of Energy américain ont de vastes installations dont l’accès est restreint. Un équipement ordinaire, mais coûteux, peut être situé dans une telle zone à accès restreint. Dans des cas motivés par des objectifs scientifiques et technologiques de premier plan, cet équipement peut être rendu accessible à des experts par une connexion Internet, de telle sorte qu’ils puissent contrôler à distance leur expérience. On peut concevoir que les experts des pays en développement puissent envoyer leurs propres échantillons jusqu’au site d’expérimentation, et y avoir un accès numérique depuis leur bureau, en participant à un LV. 

Laboratoires existants  Logiciel 

Laboratoire de l’UQAM Le laboratoire virtuel est un service permettant aux étudiants et au personnel enseignant d’accéder à distance à des applications spécialisées livrées dans un environnement virtuel complémentaire au service de laboratoires informatiques. Les logiciels disponibles sont :  ArcGIS : plateforme de cartographie.  ArcMAP : application d’édition, d’analyse, de calculs, de cartographie  JMP Pro : logiciel d’analyses de données statistiques complémentaire au logiciel SAS.  MapInfo Pro, logiciel SIG (Système d’information géographique) pour la réalisation de carte en format numérique  Notepad++ : logiciel utilisé pour de l’édition de codes.  SAS : logiciel d’analyses statistiques utilisant un langage de programmation de 4 ème génération  Spartan Modeling : logiciel de modélisation moléculaire.  SPSS : logiciel d’analyses statistiques.  Visual Paradigm for UML : diagrammes UML