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Domaines de recherche

Actions exploratoires : défricher de nouvelles voies de recherche

Les actions exploratoires visent à susciter l’émergence de nouvelles thématiques de recherche. Elles donnent à des scientifiques les moyens de tester des idées originales. Ce galop d’essai peut se prolonger ensuite dans la création d’une véritable équipe-projet Inria. Présentations des actions exploratoires mises en place pour Inria.

Les actions exploratoires sont l’occasion de faire confiance à l’intuition des chercheurs et chercheuses. Grâce à ce dispositif, Inria mobilise des moyens sur quelques sujets très novateurs, à risque et en rupture par rapport aux approches traditionnelles de l’institut. Il donne le moyen d’approfondir un sujet et d’en prouver la pertinence scientifique : une étape indispensable avant de lancer la création d’une équipe-projet. Il peut s’agir également d’explorer des thématiques inhabituelles et marginales pour Inria, comme des sujets touchant aux sciences sociales ou au domaine juridique.C’est le cas des projets LICIT et STEEP, en cours.

Les actions exploratoires sont l’occasion de faire confiance à l’intuition des chercheurs et chercheuses

Le projet, financé pendant deux ans, est porté par un chercheur ou une chercheuse s'impliquant fortement, s'entourant d’un nombre restreint de coéquipiers ou coéquipières. L’organisation est souple, son évaluation aussi. Les résultats sont présentés au cours d’une journée ouverte à un large public.Les premières actions exploratoires FLOWERS et NANO-D ont été concrétisées en équipes-projets. Pierre-Yves Oudeyer, responsable de Flowers, a par ailleurs été distingué par le conseil européen de la recherche et percevra une bourse de deux millions d’euros pendant cinq ans pour lancer son projet. Stéphane Redon, responsable de Nano-D, a quant à lui été présélectionné dans ce même cadre, preuve de la qualité de son projet.

COML

Le but de l'équipe CoML est de faire de l'ingénierie inverse des capacités humaines d'apprentissage, c'est-à-dire d'élaborer des algorithmes effectifs qui puissent reproduire certaines de ces capacités humaine de traitement, d'étudier leurs propriétés mathématiques et algorithmiques, et de tester leur validité empirique en tant que modèles de la cognition humaine telle que mesurée grâces aux méthodes comportementales et neurologiques. Les résultats escomptés sont d'une part des algorithmes d'apprentissage automatique plus adaptables et plus fiables, et d'autre part, des modèles quantitatifs des processus cognitifs qui permettent de prédire les données du développement ou du traitement humains.

ELAN

ELAN est une équipe de modélisation et de simulation physique, au positionnement original à la frontière entre informatique graphique et mécanique computationnelle. L'équipe se consacre à la conception de modèle numériques à la fois prédictifs, robustes et efficaces en temps de calcul, dans le but de capturer la forme et le mouvement de phénomènes mécaniques visuellement riches, comme le flambage d'une poutre mince, l'écoulement d'un tas granulaire ou encore l'enchevêtrement dans un milieu fibreux. Les applications visées concernent aussi bien la simulation physique pour l'industrie du loisir numérique (cinéma d'animation, effets spéciaux) que le prototypage virtuel pour l'ingénierie mécanique (aéronautique, cosmétologie). Bien que très différents, ces deux types d'applications nécessitent le déploiement de modèles capables de passer à l'échelle de phénomènes complexes, caractérisés par des grandes déformations et des interactions non-régulières de type contact frottant. Un troisième objectif, orthogonal aux précédents, est de contribuer à faire avancer notre compréhension de certains phénomènes naturels physiques ou biologiques (croissance de plantes, écoulements granulaires, sur-enroulement de l'ADN, etc.) à travers des collaborations actives avec des physiciens de la matière molle. Afin de répondre à ces objectifs, l'équipe s'efforce de maîtriser aussi finement que possible la chaîne complète de modélisation numérique, qui implique diverses compétences depuis la conception mécanique et l'analyse numérique jusqu'à l'algorithmique efficace et l'implémentation en machines de prototypes.

InBio

InBio est un groupe interdisciplinaire de recherche en biologie expérimentale et computationnelle. L'objectif principal d'InBio est de développer un cadre méthodologique complet pour faciliter le développement d'une compréhension quantitative du fonctionnement des processus cellulaires. Étant donné un processus cellulaire d'intérêt, le problème revient à identifier la souche à construire et l'expérience à réaliser qui permettent de caractériser de façon optimale le processus étudié, puis à réaliser cette expérience et à mettre à jour les connaissances que l'on a sur le système. Le processus est alors réitéré.

Nous combinons des approches de biologie des systèmes et de synthèse avec des méthodes d'apprentissage actif et d'automatique, ainsi que des approches de modélisation stochastique et statistique.

InBio est un groupe de recherche commun entre Inria et l'institut Pasteur. Il est localisé à l'institut Pasteur et affilié à l'équipe projet Lifeware à Inria Saclay - Ile-de-France.

TAPDANCE

Imaginez que nous puissons contrôler la matière à l'échelle nanométrique de manière sophistiquée, comme nous contrôlons les informations à l'aide des ordinateurs. Cette forme de contrôle ultime conduirait à des médicaments intelligents qui agiraient comme des soignantes et soignants moléculaires, diagnostiquant et guérissant les patientes et patients, ainsi qu'à des procédés efficaces de fabrication chimique qui exploiteraient les interactions logiques à l'échelle nanométrique. L'équipe Inria TAPDANCE se concentre à la fois sur la théorie et la mise en œuvre pratique de TELS ordinateurs moléculaires:

  • Nous inventons de nouveaux modèles d'ordinateurs moléculaires et caractérisons mathématiquement leur puissance de calcul.
  • Nous concevons et ingénierons des ordinateurs moléculaires en laboratoire, en utilisant l'ADN comme matériau de construction.

TAPDANCE est l'acronyme pour Theory and Practice of DNA Computing Engines .

Actions exploratoires terminées

Ctrl-A : Automatique pour l'informatique autonomique

Les systèmes de calcul sont de plus en plus ubiquitaires, à des échelles allant des plus petits systèmes embarqués jusqu’aux grandes infrastructures du Cloud . Ils sont de plus en plus adaptatifs et reconfigurables, pour la gestion des ressources, de l’efficacité énergétique, ou par fonctionnalité. Qui plus est, ces systèmes sont de plus en plus complexes et autonomes : leur gestion dynamique ne peut plus reposer sur des administrateurs humains et administratices humaines. La conception et la mise en œuvre sûres et correctes du contrôle automatisé de leur reconfiguration et régulation sont reconnues comme des problèmes majeurs dans l’efficience de ces systèmes adaptatifs.
Notre objectif est de construire des méthodes et outils pour la conception de contrôleurs sûrs de systèmes de calculs autonomiques, adaptatifs et reconfigurables. Pour atteindre ce but, nous proposons de combiner Informatique et Automatique, selon les axes correspondant aux différents niveaux de ce problème de conception conjointe :

  • infrastructures système adaptatives ;
  • support de programmation ;
  • techniques de modélisation et contrôle.

Notre équipe rassemble des compétences complémentaires, relevant de laboratoires différents, de façon à contribuer plus efficacement à la thématique particulièrement active localement à Grenoble des interfaces logiciel/matériel, et plus largement aux niveaux national et international à la communauté naissante du Feedback Computing .

ESTASYS : solutions innovantes pour la spécification rigoureuse de systèmes de systèmes

ESTASYS développe des solutions innovantes pour la spécification rigoureuse de systèmes de systèmes. Notre approche se base sur une modélisation des composants au moyen de représentations mathématiques. Ensuite, des techniques efficaces sont appliquées pour prédire le comportement du système et le corriger en fonction de son évolution.

FLOWERS : L’apprentissage des bébés robots

Un robot peut-il apprendre comme un bébé et explorer le monde qui l’entoure sans avoir été programmé par un ingénieur ou une ingénieure ? C’est cet étonnant paradigme qu’explore une équipe Inria Bordeaux Sud-Ouest. Sans imiter l’intelligence humaine comme le préconise l’intelligence artificielle, ces chercheurs et chercheuses en robotique comportementale et sociale tentent de créer un dispositif capable d’apprendre et de se développer par lui-même, comme le font les enfants.

Les psychologues du développement ont décrypté la logique de ces processus complexes, basés sur l’exploration spontanée. Implémenter une telle fonction de curiosité dans le "cerveau" des robots leur permettrait d’apprendre par eux-mêmes. L’équipe a déjà mis ce concept à l’épreuve. Elle entreprend désormais de coupler cet apprentissage du corps et de l’espace avec celui du langage, ouvrant ainsi la voie à une interaction sociale autonome des robots avec les humains. De tels robots seraient plus robustes pour faire face à des espaces et à des situations inconnus. Ils permettraient aussi de tester la pertinence des théories des psychologues.

LICIT : Une conception éthique de l’informatique

L’informatique est partout ! Dans bon nombre d’appareils, des machines à laver aux avions, dans des puces RFID qui contrôlent l'accès à des bâtiments, pour verrouiller les voitures, dans les usages d’Internet bien sûr, mais aussi dans les cartes de transport, les passeports biométriques ou la vidéosurveillance. Comment protéger les libertés collectives et individuelles face à cette déferlante de nouveaux services et usages des technologies de l’information ?

Une équipe Inria Grenoble Rhône-Alpes a décidé de relever ce défi en ouvrant un nouveau champ de recherche : l’intégration de critères légaux et éthiques dans la conception des systèmes informatiques. Avec des juristes, les chercheurs et chercheuses revisitent les principes de la protection de la vie privée et inventent le cadre formel d’une infrastructure de protection des données. Elles et ils proposent aussi des méthodes pour définir les responsabilités juridiques en matière de logiciels.

MUSE : Measuring networks for enhancing USer Experience

MUSE signifie "Measuring networks for Enhancing User Experience" , c'est-à-dire métrologie des réseaux appliquée à l'amélioration de l'expérience utilisateur - utilisatrice. Nous sommes aujourd'hui complètement dépendantes et dépendants d'Internet. Ainsi, les problèmes de performance ou les pannes créent rapidement des frustrations sévères ; comme par exemple lorsqu'un téléchargement prend trop de temps, un appel vocal est saccadé, ou encore un film acheté en ligne s'immobilise sur l'écran. Pour complexifier encore cette situation, la plupart des internautes ne sont pas technophiles et sont donc incapables de régler les problèmes qu'elles et ils rencontrent. En résumé, la complexité des applications rend le diagnostic de panne sur Internet difficile, même pour des expertes et experts. Diagnostiquer avec exactitude les problèmes et leur trouver une solution restent des sujets de recherche ouverts et complexes. L'objectif de l'équipe MUSE est d'améliorer l'expérience des utilisateurs et utilisatrices sur Internet en mettant en place des technologies réseaux personnalisées qui s'appuient sur la mesure de la qualité de l'expérience de l'utilisateur et de l'utilisatrice. Nous sommes plus spécifiquement intéressés par le développement de techniques de diagnostic pour les réseaux domestiques où les utilisateurs et utilisatrices manquent terriblement de support.

NANO-D : Des maquettes virtuelles à l’échelle des atomes

Beaucoup d’objets manufacturés, des voitures aux avions, sont conçus et testés par ordinateur. À la clé : des avantages indéniables en termes de coûts et de délais de fabrication. L’idée de ces chercheurs et chercheuses Inria Grenoble - Rhône-Alpes est de concevoir des méthodes algorithmiques efficaces pour faire de même à l’échelle des atomes. Pourquoi ? Pour modéliser et simuler des systèmes nanométriques complexes. Qu'il s'agisse de nanosystèmes naturels comme les protéines ou artificiels comme des structures mécaniques miniatures.

Le problème est ardu compte tenu du grand nombre d’atomes en jeu mais aussi de la durée et de la complexité des phénomènes à simuler. Autant de verrous qui rendent ces simulations trop coûteuses. Disposer de méthodes efficaces devient alors très intéressant. Les chercheurs développent en particulier de nouvelles approches adaptatives qui concentrent automatiquement les moyens de calcul sur les parties les plus pertinentes des nanosystèmes étudiés.

STEEP :  Modéliser le développement durable

Arbitrer la construction d’un barrage, estimer l’impact d’un projet d’urbanisation, choisir une technologie de traitement de déchets : autant de choix technologiques qui auront des répercussions en matière de développement durable. Or les collectivités locales, des communautés de communes aux régions, manquent cruellement d’outils pour faire ces choix.

Pour y remédier, des chercheurs et chercheuses Inria Grenoble Rhône-Alpes explorent deux nouveaux types d’outils d’aide à la décision. Le premier simule ces systèmes complexes où de nombreux facteurs interagissent, notamment des facteurs humains. Objectif : anticiper les impacts de ces choix politiques sur la biodiversité et les ressources locales… y compris de façon prospective en fonction de scénarios climatiques ou d’évolutions économiques globales. Le deuxième outil développé vise à optimiser les choix en termes de coût tant du point de vue économique qu’environnemental ou sociétal.

Mots-clés : Interaction homme-machine Intelligence artificielle Robotique Climat Développement durable Biodiversité Nano-systèmes Informatique Graphique Mécanique computationnelle

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