Between Heritage and Technology: The Use of Artificial Intelligence in Climate Modeling to Support the Sustainability of Cultural Tourism at Archaeological Sites

Au cœur du centre historique du Caire, là où le soleil frappe la pierre ancienne et où l'air scintille de chaleur, une lutte silencieuse se joue entre deux besoins vitaux : préserver le passé et accueillir le présent. Depuis des siècles, les grands monuments du monde islamique se dressent comme des témoignages de l'ingéniosité humaine, conçus avec des murs épais et des cours ouvertes qui refroidissaient naturellement l'air bien avant l'existence de l'électricité. Aujourd'hui, cependant, ces mêmes sites font face à un nouveau défi. Alors que les températures mondiales augmentent et que le nombre de visiteurs croît, l'équilibre délicat du climat intérieur se modifie. Une chaleur excessive peut endommager les artefacts fragiles et faire fuir les touristes, tandis que les systèmes de climatisation mécanique utilisés pour résoudre le problème peuvent détruire l'histoire même qu'ils sont censés protéger. La solution ne réside pas dans un choix entre l'ancien et le nouveau, mais dans la recherche d'une manière de les faire travailler ensemble. C'est le domaine de la gestion du microclimat, un champ dédié à la compréhension des modèles météorologiques spécifiques à l'intérieur et autour des bâtiments, et c'est ici qu'un nouvel outil émerge : l'intelligence artificielle. En apprenant aux ordinateurs à apprendre du comportement du passé, les chercheurs découvrent comment rendre les lieux historiques confortables pour les hommes modernes sans altérer la moindre pierre.

Une chercheuse dirigée par Huda Al Baz de l'Université Horus en Égypte a appliqué cette réflexion à l'un des monuments les plus importants du Caire, le complexe du Sultan Qalawun. Construit au treizième siècle, ce site tentaculaire comprend une école, un hôpital et un mausolée, tous centrés autour d'une magnifique cour ouverte. Le complexe est un chef-d'œuvre de l'architecture mamelouke, mais sa conception ouverte, qui permettait autrefois aux brises fraîches de circuler, lutte désormais contre l'intense chaleur estivale et les foules de milliers de visiteurs. La chercheuse voulait savoir s'ils pouvaient utiliser la technologie moderne pour améliorer le confort de ces espaces sans compromettre leur intégrité historique. Ils ont entrepris de créer un jumeau numérique du site, un modèle informatique tridimensionnel précis capable de simuler le comportement réel du vent, du soleil et de la chaleur. Au lieu de s'appuyer uniquement sur les simulations informatiques traditionnelles, qui sont lentes et prennent des jours à s'exécuter, ils ont introduit une couche d'intelligence artificielle pour accélérer le processus et trouver les meilleures solutions plus rapidement.

La chercheuse a commencé par recueillir des données réelles. Ils ont placé des capteurs dans la cour de l'école et les zones environnantes pour mesurer les niveaux réels de température et d'humidité tout au long de la journée. Ils ont également analysé les modèles d'occupation, en utilisant ceux-ci comme variables pour modéliser la façon dont la présence humaine pourrait affecter l'air, sachant que le comportement des visiteurs n'était pas directement mesuré dans la présente étude et est donc considéré comme un résultat projeté. Avec ces données de base en main, ils ont construit un modèle numérique détaillé du complexe, capturant la forme des murs, la position des fenêtres et la texture de la pierre. Ils ont ensuite utilisé un programme de simulation environnementale spécialisé pour lancer des milliers de scénarios, testant comment différents facteurs tels que la ventilation naturelle, la plantation d'arbres et l'ajout d'ombre temporaire affecteraient la température de l'air. Pour donner un sens à cette quantité massive de données, ils ont entraîné des algorithmes d'apprentissage automatique pour agir comme un raccourci. Ces algorithmes ont appris les modèles à partir des simulations détaillées et lentes, et pouvaient ensuite prédire le résultat de nouvelles idées de conception en quelques secondes plutôt qu'en plusieurs heures.

Les résultats de cette expérience numérique ont été frappants. La chercheuse a découvert qu'ils pouvaient améliorer considérablement le confort thermique du site simplement en ajustant la façon dont l'air circule dans l'espace et en ajoutant des éléments temporaires et réversibles. Ils ont découvert qu'un placement stratégique de structures d'ombrage en tissu temporaires pouvait bloquer le soleil de midi qui frappe les sols et les murs de pierre, tandis qu'une végétation judicieusement positionnée aidait à refroidir l'air par évaporation. En optimisant la façon dont les fenêtres et les ouvertures étaient utilisées pour capter le vent, ils pouvaient créer des brises naturelles qui emportaient la chaleur loin des visiteurs. L'étude a montré que ces stratégies passives pouvaient réduire de manière substantielle le nombre d'heures où les visiteurs ressentaient une chaleur inconfortable, rapprochant l'environnement d'un état neutre et agréable. Crucialement, tous ces changements ont été conçus pour être temporaires et non invasifs, ce qui signifie qu'ils pouvaient être retirés à tout moment sans laisser de trace sur le tissu historique du bâtiment.

L'une des découvertes les plus significatives fut la vitesse et l'efficacité de la nouvelle méthode. En utilisant l'intelligence artificielle pour guider la simulation, la chercheuse a pu réduire le temps de calcul requis pour analyser ces scénarios d'environ quarante pour cent par rapport aux méthodes traditionnelles. Cette efficacité est vitale pour les gestionnaires du patrimoine qui doivent prendre des décisions rapides et éclairées sur la façon de prendre soin de leurs sites. L'étude a confirmé que les modèles informatiques étaient hautement précis, correspondant aux données des capteurs du monde réel avec un degré de précision élevé. Cette validation a donné confiance à la chercheuse quant au fait que ses prédictions numériques seraient vraies dans le monde physique. Ils ont trouvé que la meilleure approche était une combinaison de mesures : utiliser les ombres profondes des murs de la cour, ajouter de l'ombre temporaire là où le soleil était le plus intense, et s'assurer que l'air puisse circuler librement à travers les couloirs. Ces interventions ne nécessitaient pas de démolir des murs ou d'installer des machines lourdes ; il s'agissait d'ajustements subtils qui respectaient la conception originale tout en l'adaptant à un avenir plus chaud et plus peuplé.

Les implications de ce travail s'étendent bien au-delà d'une seule école au Caire. La chercheuse a développé un cadre numérique qui peut être appliqué à d'autres sites historiques dans des climats chauds et secs, des déserts du Moyen-Orient aux cités antiques de la Méditerranée. En prouvant que l'intelligence artificielle peut aider à équilibrer les besoins de conservation avec les demandes du tourisme, l'étude offre une nouvelle voie pour la protection de notre patrimoine commun. Elle suggère que nous n'avons pas à choisir entre garder un site comme un musée figé ou le transformer en une attraction moderne. Au contraire, avec les bons outils, nous pouvons créer des environnements où les visiteurs se sentent assez confortables pour rester plus longtemps et apprendre davantage, tandis que les pierres anciennes restent en sécurité et intactes. Le succès du projet Sultan Qalawun démontre que l'avenir de la gestion du patrimoine réside dans cette collaboration tranquille entre la sagesse du passé et l'intelligence du présent, garantissant que ces lieux magnifiques continuent de prospérer pour les générations à venir.