Mon projet de recherche s'inscrit dans le domaine des langages de programmation non-conventionnels. Il est motivé par l'utilisation de nouveaux supports de calcul, en particulier biologiques, et par de nouvelles applications où il faut obtenir un comportement global dans une grande population d'entités irrégulièrement et dynamiquement interconnectées. L'objectif à long terme est de développer un formalisme permettant de spécifier et d'analyser un comportement spatial global et de le compiler automatiquement dans le comportement local des entités constituant le système afin d'en exploiter les propriétés émergentes. Une cible privilégiée de la compilation est une population de bactéries programmées par modification génétique.
Ce projet se situe au point de convergence de trois thématiques émergentes :
Mes travaux de thèse ont conduit, dans le cadre du projet MGS, à considérer les structures de données comme des espaces topologiques, et à spécifier les calculs par l'utilisation d'opérateurs issus du calcul différentiel. Ces opérateurs permettent une manipulation intentionnelle et abstraite d'organisations spatiales. Leur utilisation est proche des problématiques développées dans le domaine du calcul amorphe et ils offrent des outils théoriques permettant de relier comportement local des entités et comportement global du système. Dans ce contexte, l'objectif à long terme de mon projet de recherche est de développer la « différentiation » du comportement global du système dans le comportement local des éléments de ce système. Cette différentiation correspond à la la compilation d'un langage de programmation de haut niveau fondé sur la notion de champs de données et sur des opérateurs issus du calcul différentiel. La cible finale du compilateur est un support de calcul amorphe développé par les avancées en biologie synthétique.
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Mots clés : automate cellulaire, système multi-agent réactif, modélisation et simulation, système complexe
Lieu : équipe MAIA du LORIA, INRIA
Résumé : Les automates cellulaires (AC) et les systèmes multi-agents réactifs (SMAR) font partie des nombreux outils de modélisation et de simulation utilisés pour l'étude des systèmes complexes. Dans ces deux modèles de calcul, les systèmes sont définis comme des ensembles d'entités simples évoluant dans un espace régulier ou non, et interagissant suivant des règles locales d'évolution. Le principal enjeu des approches offertes par les AC et les SMAR en termes d'étude des systèmes complexes, est de comprendre les liens entre cette description locale et l'observation de la dynamique globale en découlant. Bien que très proches l'un de l'autre, ces deux modèles n'ont généralement pas été étudiés dans le même cadre, ni même implantés et simulés avec les mêmes outils. Les travaux sur les AC se distinguent par un nombre important de résultats théoriques concernant la compréhension de leur dynamique ou de leur robustesse. Les SMAR, paradigme plus récent issu de l'étude des systèmes collectifs du vivant, font intervenir des agents mobiles et communicants et, à ce titre, utilisent un formalisme et des méthodes d'analyses plus variées. Ce post-doc vise à étudier les similitudes et différences entre ces deux modèles afin d'en établir clairement les avantages respectifs et les possibles complémentarités. On s'intéressera en particulier à une question commune aux deux approches : la simulation et le contrôle des phénomènes émergents (qui peuvent être définis de manière informelle comme résultant d'un grand nombre d'interactions à un niveau microscopique et qui ne seraient observables qu'à un niveau macroscopique). Ce projet s'intègre parfaitement à mon projet de recherche personnel présenté ci-dessus.
Mots clés : collection topologique, transformation, modélisation et simulation, système dynamique à structure dynamique, topologie algébrique, réécriture, langage déclaratif
Directeur de thèse : M. Jean-Louis GIAVITTO
Encadrant scientifique : M. Olivier Michel
Lieu : équipe LIS du laboratoire IBISC, Université d'Évry-Val d'Essonne
Jury :
Résumé : Le projet MGS (encore un Modèle Général de Simulation) poursuit deux objectifs : l'étude de l'apport de notions topologiques dans les langages de programmation et leur application au développement de nouvelles structures de données et de contrôle pour la simulation de systèmes dynamiques à structure dynamique. Ces objectifs ont abouti à un niveau théorique au développement d'une approche fondée sur deux nouveaux concepts :
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