Projet de recherche P6/04 (Action de recherche P6)
Le réseau DYSCO (IAP VI/4) est une prolongation d’un réseau PAI précédent (IAP V/22) qui s’est donné comme objectif de structurer et de coordonner la recherche et la formation post-graduée de la discipline « systems and control » (au sens très large) en Belgique. Dans le nouveau réseau, nous continuerons donc de poursuivre un double objectif :
• produire des résultats scientifiques qui sont à la frontière des connaissances au niveau international dans nos domaines d’excellence au sein de la discipline « systems and control »
• procurer le meilleur environnement possible pour la formation de nos doctorants et post-doctorants.
Une des caractéristiques de la discipline « systems and control » est d’être un domaine de recherche interdisciplinaire qui a des particularités et des méthodologies qui lui sont spécifiques. « L’approche systèmes » et la notion de feedback, omniprésente, sont deux de ces spécificités. Les progrès accomplis par la communauté « systems and control » au cours de la dernière décennie ont permis de résoudre un grand nombre des problèmes centraux de la théorie des systèmes et du contrôle (dynamiques nonlinéaires, modélisation, identification, commande prédictive, commande robuste, commande optimale, etc). Ceci a conduit à l’application d’un grand nombre d’outils de notre discipline dans un champ croissant de disciplines connexes : systèmes environnementaux, systèmes de communication, robotique, théorie des réseaux et des graphes, informatique théorique, systèmes biologiques et biochimiques, ingénierie biomédicale. Chacun de ces domaines a ses propres modèles et, par conséquent, ses propres problèmes théoriques, auxquels la théorie des systèmes et du contrôle peut apporter d’importantes contributions. En fait, la théorie des systèmes et du contrôle est devenue aujourd’hui la discipline unifiante qui permet aux ingénieurs et aux scientifiques de comprendre et d’analyser tous ces domaines d’application sous l’angle des systèmes dynamiques.
La taille du réseau DYSCO (environ 200 chercheurs), la présence au sein de notre réseau de plusieurs des leaders de notre discipline, y compris une équipe très renommée d’experts en mathématiques appliquées, et nos méthodes spécifiques de collaboration nous permettent d’apporter des contributions significatives, non seulement dans le noyau central de notre discipline « systems and control » (modélisation, identification, calcul et optimisation) mais aussi dans plusieurs de ces disciplines connexes dans lesquelles nous avons créé une masse critique de chercheurs compétents (systèmes biologiques et biochimiques, réseaux et graphes, systèmes de trafic, systèmes biomédicaux, etc). Cette manière de travailler et de définir nos objectifs sur un front très vaste a clairement fait ses preuves, comme l’a observé le panel d’experts qui a évalué notre réseau en octobre 2005. Ils écrivent dans leur rapport : “In terms of numbers of prominent researchers, and in terms of the significance and the volume of its research, the Network remains the pre-eminent research grouping in systems and control, certainly in Europe, and probably in the World”.
Notre intention est dès lors de maintenir cette stratégie de recherche qui a fait ses preuves plutôt que de décrire des objectifs de recherche spécifiques dans tous leurs détails. Cette stratégie consiste à
• mener une recherche fondamentale dans les disciplines de base de « systems and control » dans lesquelles nous avons une expertise importante : optimisation, solutions numériques des problèmes de la théorie des systèmes et du contrôle, modélisation et identification, synthèse d’expériences, réseaux de systèmes nonlinéaires, systèmes à paramètres répartis. En comparaison avec le réseau précédent, l’activité en optimisation sera considérablement renforcée avec la création du nouveau « Centre of Excellence on Optimization in Engineering” de la KULeuven, dont les membres sont nos partenaires de la KULeuven (voir http://www.cs.kuleuven.be/coe-oe/), ainsi que l’arrivée de P.A. Absil et F. Glineur dans l’équipe UCL. L’arrivée de l’équipe ULB (M. Kinnaert) nous permettra d’étendre notre activité en identification des systèmes vers la détection et l’isolation de pannes. Ce domaine, qui prend une importance croissante avec le développement des technologies complètement intégrées et à grande échelle, sera une nouvelle corde à notre arc ;
• créer ou développer des équipes d’experts ayant une masse critique dans plusieurs disciplines dans lesquelles les outils de la discipline « systems and control » peuvent apporter des contributions significatives : systèmes chimiques et biochimiques, réseaux et graphes, problèmes de trafic et de transport, problèmes moteurs et de coordination, systèmes biologiques, ingénierie biomédicale. Notre activité déjà importante en procédés biochimiques et en ingénierie biomédicale sera encore renforcée par l’arrivée des équipes de l’ULB et de FPMs (A. Vande Wouwer), qui sont très actives dans la modélisation et la commande de ces systèmes.
Notre réseau a déjà une masse critique dans la plupart de ces domaines ; l’addition d’équipes émergentes renforcera cette situation. Dans notre choix de thématiques, nous sommes confortés par le rapport Murray (Panel on Future Directions in Control, Dynamics and Systems, voir http://www.cds.caltech.edu/~murray/cdspanel/) qui a identifié les principaux enjeux futurs pour la discipline “systems and control”. Notre réseau mène une activité intense sur la plupart de ces enjeux.
En outre, le panel d’évaluation a clairement soutenu notre stratégie de recherche, dans laquelle de nouveaux développements sont à la fois rendus possibles par les chercheurs les plus théoriques de notre réseau et suscités par ceux d’entre nous qui se sont engagés dans les domaines d’application cités plus haut. Dans son rapport 2005, ce panel écrit : “By applying system-theoretic approaches in an original way to a broad range of problems (eg synonym detection in dictionaries), and by correctly identifying significant technological developments and their consequences (particularly those due to the continued growth of computing power, and the recent explosive growth of “data in search of theory” from various biological domains), the Network is itself making a major contribution to the continuing timeliness and relevance of systems and control as a scientific discipline. This research domain will therefore remain a key one for the foreseeable future, and certainly for the next 5-10 years.”
Sur le plan de la formation, notre intention est de poursuivre et de renforcer les mécanismes de collaboration scientifique et de formation post-graduée que nous avons développés avec succès dans les phases précédentes du programme PAI : école doctorale en « systems and control » (que nous avons démarrée en 1991, bien avant la création des autres écoles doctorales en Belgique), journées d’études régulières pour tous les membres du réseau, workshops spécialisés, co-supervision de thèses doctorales par des membres d’équipes différentes, invitation de visiteurs internationaux dont tout le réseau peut bénéficier, création de groupes de recherche ciblés. L’objectif premier est de créer un environnement scientifique des plus stimulants pour nos doctorants et post-doctorants. Nous pensons que nos performances passées en termes de qualité de la formation sont excellentes, et nous comptons donc poursuivre dans cette voie. Nous pouvons ici encore citer le rapport du panel d’évaluation de 2005 : “The range and pattern of formal network activities has been very well designed and appears to be extremely effective. The study days and the monthly newsletter ensure that all the personnel in the Network know each other, and are aware of each other’s research topics and achievements. The graduate courses provide an excellent mechanism for ensuring that members of the Network are kept aware of recent developments by leading authorities, both national and international. The Network succeeds in attracting major international figures to Belgium, and being in active collaboration with many of them.”
Addendum concernant la bioinformatique : La recherche en bioinformatique faisait partie de notre réseau IAP V/22 précédent, intitulé "Dynamical Systems and Control: Computation, Identification and Modelling". La phase V du programme nous a permis de créer une solide équipe en bioinformatique, sous-groupe de l’équipe KULeuven/P2. Nous avons considéré que ce domaine avait atteint une maturité suffisante et que l’équipe bioinformatique de KULeuven/P2 avait atteint un niveau suffisant pour proposer la création d’un réseau spécifique à ce domaine, coordonné par notre ancienne équipe bioinformatique. En menant cette stratégie d’essaimage, nous pensons avoir pleinement poursuivi un des objectifs du programme PAI, qui est de favoriser l’émergence de nouvelles équipes et de nouvelles thématiques. Ceci implique que les recherches en bioinformatique ne figurent plus au programme du réseau DYSCO, mais feront partie du programme du nouveau réseau piloté par un promoteur de notre ancien réseau PAI V/22.
