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Ingénierie Statistique de la Complexité

par Freddy Gaboriau - publié le

Au cours des quatre dernières années, nos activités relevant de la physique statistique du transport particulaire, de la morphogénèse auto-organisée, ou des simulations numériques de type Monte Carlo ont vu leur périmètre évoluer sensiblement et ont trouvé une nouvelle cohérence d’ensemble. Cette évolution a conduit à plusieurs évolutions structurelles, dont le montage de l’institut XSYS, le montage du GDR TAMARYS, la participation à la fédération FédEsol et la participation au GDR DEPHY, avec au premier plan de cette dynamique le montage de la plateforme EDStar et la création de l’entreprise Méso-Star. Le contour scientifique de ces deux structures définit nos activités de recherche de façon fidèle, avec :
• En ce qui concerne la plateforme, l’animation d’une recherche collective autour d’une ingénierie statistique de la complexité, au sein d’un réseau national ;
• En ce qui concerne l’entreprise, l’arrivée dans nos murs de quatre ingénieurs de recherche de statut privé, consacrés à la poursuite de notre travail initié il y a 15 ans à l’interface entre recherche en physique énergétique et recherche en informatique graphique.
Le démonstrateur de la plateforme EDStar, conçu et mis en œuvre sur la période 2017-2019 grâce à un financement régional (Contrat Laboratoire Entreprise, 300k€), illustre en détail cette évolution de nos activités. Nous n’en donnons ici qu’un résumé rapide en renvoyant vers les pages correspondantes. Un texte détaillé est disponible ici.
Le champ applicatif dans lequel nous définissons notre pratique est vaste (voir demo) alors que nous ne sommes que deux enseignant-chercheurs et quatre ingénieurs de recherche (auxquels s’ajoutent Mouna El Hafi de RAPSODEE et Jacques Gautrais du CRCA qui sont officiellement installés à temps partiel dans nos murs). Cette largeur fait sens car notre rôle scientifique est le même sur chacune des applications et que sa définition est étroite : nous intervenons comme des spécialistes de la reformulation statistique de problèmes initialement pensés en termes déterministes, de façon à :
• Enrichir l’analyse du système à partir d’une lecture en statistique de chemins, très inspirée du travail de Feynamn et Kac, mais déclinée et enrichie en direction de la représentation de phénomènes couplés, souvent non-linéairement, tels que ceux que nous rencontrons dans le domaine énergétique ;
• Adapter la formulation afin de permettre des simulations numériques de type Monte Carlo qui bénéficient directement des évolutions récentes de la recherche en informatique graphique (pour répondre aux besoins de l’industrie du cinéma et du jeu vidéo).

Pour la synthèse d’images dans l’industrie cinématographique, l’objectif du "Teapot in a stadium" est aujourd’hui atteint. Les outils de production industrielle d’images de synthèse physiquement réalistes permettent effectivement de rendre compte de la quasi-infinité des rapports d’échelles, e.g. entre la petite échelle des raffinements d’une théière de Chine, au premier plan, et la grande échelle des milliers de spectateurs dans un stade, des bâtiments à l’extérieur du stade, etc. Nous travaillons à reproduire ces succès dans le domaine énergétique, notamment avec des simulations thermiques par balayage de chemins qui sont structurellement insensibles à la largeur du modèle géométrique (son niveau de raffinement), ainsi qu’aux rapports entre les échelles temporelles (fluctuations des sources à haute fréquence, intégration sur des scénarios de fonctionnement de longue durée).