Onderzoeksproject P7/19 (Onderzoeksactie P7)
De fundamentele onderzoeksdoelstelling van het DYSCO-voorstel is het ontwikkelen van nieuwe wiskundige werktuigen, resultaten en algoritmen voor de modellering, regeling, optimalisatie en het beter begrijpen van dynamische systemen, die steeds groter en complexer worden. In de afgelopen twee decennia hebben vorderingen binnen het gebied van "dynamische systemen, regeling en optimalisering" geleid tot een spectaculaire uitbreiding van de methoden en instrumenten in een groeiend aantal toepassingsgebieden. In aanvulling op de fundamentele doelstellingen, zullen we in dit voorstel ook aandacht hebben voor bepaalde toepassingen in milieusystemen, communicatiesystemen, robotica, netwerken, biologische en biochemische systemen en biomedische ingenieurstechnieken.
Elk van deze toepassingen heeft haar eigen modellen en theoretische problemen. Om een rol van betekenis te spelen in deze gebieden is naast een diepgaande studie van de specifieke modellen en methoden een uitgebreide wisselwerking met specialisten in het domein vereist. Binnen één enkel team is het bijzonder moeilijk om op de hoogte te zijn van de technieken en methoden nodig om een significante impact te maken. Dankzij de actieve samenwerking binnen ons netwerk zijn we in staat om een aantal van deze verwante terreinen, waarin de "systemen, regeling en optimalisering" aanpak actief kan bijdragen, te omvatten.
DOELSTELLINGEN
De belangrijkste doelstelling van ons voorstel is een kritische massa te creëren over een breed spectrum van de subdisciplines van ons vakgebied en zijn vele toepassingsgebieden:
- Op het vlak van fundamenteel onderzoek, bieden wij onze onderzoekers de mogelijkheid om binnen het netwerk de complementaire expertise te vinden die ze vaak nodig hebben bij het bestuderen van specifieke problemen. Tijdelijke samenwerkingsverbanden worden opgezet om specifieke problemen op te lossen. Samenwerkingsverbanden op lange termijn worden opgezet in onderzoeksgebieden van langdurige activiteit binnen ons netwerk.
- Op het vlak van technische toepassingen, combineren we in een zelfde werkpakket onderzoekers die een sterke achtergrond in fundamenteel onderzoek hebben met meer toepassingsgedreven mensen. Hierdoor kunnen wij ons richten op nieuwe technische uitdagingen met een belangrijke maatschappelijke impact, maar waarvoor er nog steeds behoefte is aan fundamenteel onderzoek.
- Op het vlak van opleiding geven we onze promovendi en postdocs de kans om expertise op te bouwen in een veel breder spectrum dan mogelijk zou zijn binnen hun onderzoeksteam. Dit wordt bereikt door de Graduate School in Systems, Control, Optimization and Networks, de jaarlijkse Benelux Meeting in Systems and Control en de halfjaarlijkse DYSCO studiedagen.
- Op het vlak van internationale samenwerking, vormen we teams met enkele van de meest vooraanstaande onderzoeksgroepen op internationaal niveau en betrekken hen in ons onderzoek en onze opleidingsactiviteiten.
Sommige van onze samenwerkingsdoelstellingen zijn specifiek voor ons netwerk: zij vloeien voort uit de ontwikkeling eigen aan ons vakgebied en uit de aanwezigheid in ons netwerk van zowel toegepaste wiskundigen die werken op een breed gamma van fundamentele problemen, als onderzoekers die systeemtheoretische werktuigen gebruiken voor de oplossing van problemen in één van de vele gerelateerde toepassingsgebieden.
ORGANISATIE VAN HET ONDERZOEK
We hebben ons onderzoek in dit voorstel georganiseerd in drie belangrijke thema's of werkpakketten; elk pakket bevat onderwerpen op het vlak van fundamenteel onderzoek en technische toepassingen.
WP1: Grootschalige data en systemen
Dit pakket bevat fundamentele ontwikkelingen in de optimalisatie, modelreductie, numerieke methoden voor de simulatie van grootschalige systemen en oscillatieproblemen, maar heeft ook betrekking op verschillende toepassingen, zoals data-assimilatie voor luchtkwaliteitsmodellen, biomedische data-analyse en het genereren van nuttige informatie uit zeer grote databases.
WP2: Schatting en modellering
Dit pakket omvat de theoretische aspecten van identificatie en modellering van lineaire en niet-lineaire systemen, met inbegrip van technieken voor foutdetectie en diagnose, voor het ontwerpen van experimenten en methodes in verband met machine learning. In hetzelfde pakket werken we ook op toepassingen van deze technieken op monitoring van biochemische reactoren, en op nieuwe toepassingen in uiteenlopende gebieden zoals plantengroei, fermentatie en microbiële ecologie.
WP3: Gedistribueerde systemen, beslissing en regeling
In dit werkpakket bestuderen we de fundamentele aspecten van de dynamica, communicatie, beslissing, regeling en optimalisatie in systemen van zeer grote of oneindige dimensie en in gedecentraliseerde netwerken. Dit fundamenteel onderzoek wordt gedreven door toepassingen in biochemische processen, elektrische netten, mechatronica, beheer van waterlopen, en communicatienetwerken. Er is ook een sterke component in het modelleren en regelen van biomedische systemen.
EVOLUTIE VAN HET NETWERK
Het hier voorgestelde IAP-netwerk bouwt voort op een bestaand IAP netwerk (IAPVI/04), dat er met succes in slaagde om het onderzoek en de opleiding in "systemen, regeling, optimalisatie en netwerken" in België te coördineren. Het evaluatieverslag van de experten van de vorige IAP vermeldde dat het netwerk een grote toegevoegde waarde voor België betekende en volledig aan de langetermijndoelstellingen van het IAP programma voldeed. Het verklaarde over dit netwerk dat (citaat) "in termen van aantallen vooraanstaande onderzoekers, en in termen van de betekenis en de omvang van haar onderzoek, het netwerk uitmunt onder de onderzoeksgroepen in systemen en regeling, zeker in Europa, en waarschijnlijk in de wereld“. In dit voorgestelde IAP-netwerk bouwen we verder op deze ervaring en expertise en voegen we een extra internationale dimensie toe aan ons netwerk door het opzetten van een internationale samenwerking met Princeton en Stanford.
