Objectifs

Les « Rencontres chercheur·euse·s et ingénieur·e·s » de Phimeca visent à stimuler la créativité des chercheur·euse·s et des ingénieur·e·s pour résoudre des problèmes mêlant simulation numérique et analyse de données. Elles aspirent également à encourager les transferts de savoirs et de technologies entre communautés scientifiques.

Théories, méthodes et algorithmes pour décider

Quelles populations évacuer lors d'un accident dans une usine de substances dangereuses ? Quelle stratégie adopter pour contrer une épidémie ? Comment arbitrer un choix technologique d'envergure qui engagerait une nation pour plusieurs décennies ? Quelles actions ont-elles le plus d’impact dans la lutte contre le réchauffement climatique ? À quel niveau de décision se joue la stabilité de l'économie mondiale ?

Assurément, une partie des réponses à ces questions dépassent le cadre de la seule démarche scientifique et des mathématiques, en particulier. Pour autant, la modélisation et l'expérimentation permettent de représenter la réalité qualitativement et quantitativement d'une façon qui place bel et bien les chercheu·euse·s et ingénieur·e·s au pied du mur. Après avoir vérifié minutieusement tous les calculs, contrôlé chaque instrument, remis en cause la moindre hypothèse, quelle théorie, quelle méthode, quel raisonnement, quel algorithme mobiliser pour trancher ? Des calculs de probabilité à la théorie des jeux, en passant par la recherche opérationnelle, six orateur·rice·s exposeront comment ils et elles ont choisi de confronter leurs abstractions à la réalité.

Les intervenant·e·s appartiennent à la sphère académique ou à l'industrie, et parfois naviguent de l'une à l'autre. Une discussion mobilisant l’assistance suivra chaque exposé. La pause méridienne sera l'occasion d'un déjeuner convivial propice à faire connaissance et, pourquoi pas, à échafauder des projets.

Programme de la journée

Horaire	Orateur·rice·s	Sujet
9:00	Accueil
9:30		Introduction de la journée	Télécharger
9:40	François Michelon (Phimeca)	Clustering de cartes de décisions pour des contextes oppérationnels de crise nucléaire	François Michelon (Phimeca) Imaginons un accident aboutissant au rejet massif dans l’atmosphère d’une substance nocive. Des équipes d’ingénieur·e·s sont chargées de fournir aux décideurs et décideuses des stratégies argumentées de réponse : où préconiser une mise à l’abri ? Quelle zone faut-il évacuer ? Quid des comprimés d'iode stable ? Ces ingénieur·e·s simulent la dispersion de la substance toxique dans l’atmosphère avec des modèles physiques sophistiqués et avec en entrée des données fortement incertaines. Il est alors possible d'obtenir un panel de cartes de la concentration de l’espèce nocive en faisant varier l'ensemble de ces données. Cependant, prendre une décision éclairée à partir d'un panel de cartes potentiellement très différentes les unes des autres est loin d’être évident. Comment synthétiser l'information afin de déclencher une action ? Comment présenter ces résultats à des non-spécialistes ? Cette présentation porte sur la mise au point de méthodes de tris automatisés et de sélections de simulations, pour être capable de faire ressortir un panel pertinent et complet de sorties. Télécharger
10:20	Laurent Risser (CNRS)	Explicabilité et robustesse des décisions d’algorithmes d’IA. Motivation et aperçu de la thématique	Laurent Risser (CNRS) L’intégration d’outils d’apprentissage automatique modernes tels que les réseaux de neurones profonds dans des systèmes d’IA est à l’origine de nombreuses innovations depuis plusieurs années. Bien que très performants, ces outils fondent leurs prédictions (ou décisions) sur des règles peu ou pas interprétables par l’utilisateur. Même si elles sont généralement justes, ces prédictions peuvent aussi être aberrantes dans des contextes peu fréquents. Cette présentation abordera de manière didactique les problèmes d’explicabilité et de robustesse des algorithmes d’IA. Des exemples concrets permettront de comprendre les enjeux que posent ces problématiques aux data scientists aujourd’hui. Télécharger
11:00	Pause
11:20	Paul Berhaut (Air Liquide)	Évaluation de méthodes d'apprentissage par renforcement pour l'optimisation d'un planning de production dans un contexte de prix incertains	Télécharger
12:00	Déjeuner
14:00	Ilia Shilov (INRIA)	An Equilibrium Analysis of Risk-Hedging Strategies in Decentralized Electricity Markets	Ilia Shilov (INRIA) We investigate equilibrium problems arising in various decentralized designs of the electricity market involving risk-averse prosumers. The prosumers can hedge their risks coming from the uncertainty of renewable generation/uncertain demand through financial contracts that they can trade with peers or purchase from an insurance company. For that, we've built several market designs of increasing complexity, from a one-stage market design with inter-agent financial contract trading to a Stackelberg game where an insurance company acts as a leader and prosumers are followers. We derive a risk-hedging pricing scheme for each model and show that the Stackelberg game pessimistic formulation might have no solution. Then we propose an equivalent reformulation as a parametrized generalized Nash equilibrium problem and characterize the set of equilibria. We prove that the insurance company can design price incentives that guarantee the existence of a solution of the pessimistic formulation, which is epsilon-close to the optimistic one. We then derive economic properties of the Stackelberg equilibria such as fairness, equity, and efficiency, and quantify the impact of the insurance company's incomplete information on the prosumers' risk-aversion levels on its cost and social cost. Finally, we evaluate numerically the proposed risk-hedging market models, using residential data provided by Pecan Street. Télécharger
14:40	Cédric Doucet (OCDE)	L'analyse coût-efficacité des politiques de santé publique : l'exemple de la microsimulation des programmes de prévention des maladies chroniques non-transmissibles	Cédric Doucet (OCDE) Dans la plupart des pays membres de l'OCDE, la dépense de santé par habitant n'a cessé de croître au cours des cinquante dernières années. Cette croissance s'est accompagnée d'une augmentation générale de l'espérance de vie humaine, mais aussi du nombre d'années vécues avec un handicap. Les maladies chroniques non-transmissibles sont, pour une grande part, responsables de ce phénomène. A priori plus simples à modéliser que les maladies transmissibles, elles présentent des caractéristiques spécifiques qui complexifient grandement l'évaluation des politiques de santé publique afférentes, et leur comparaison à une échelle internationale. L'examen d'une stratégie d'analyse coût-efficacité par microsimulation, en vigueur à la Division de la santé de l'OCDE, nous permettra d'illustrer plusieurs de ces difficultés et des solutions de contournement possibles. Télécharger
15:20	Pause
15:40	Alicia Vidal Allard (IRSN)	Expertise multidisciplinaire et multicritère pour accompagner la modélisation de la dispersion de radionucléides en rivière	Alicia Vidal Allard (IRSN) Travail conjoint entre l'IRSN et le LAMSADE (CNRS) avec Myriam Merad, Thierry Doursout, Patrick Boyer, Jean Michel Metivier, Emilie Navarro, Yann Billarand Dans le cadre du projet d’intégration de la capacité de modélisation de la dispersion des radionucléides en rivière au Centre Technique de Crise (CTC) de l’IRSN en situation accidentelle ou incidentelle, la priorisation et la sélection des cours d’eau à modéliser apparaît nécessaire afin identifier les plus susceptibles de présenter un enjeu sanitaire, environnemental et social à plus ou moins long terme, en considérant la diversité et la variabilité des scénarios d’accident. A partir d’un jeu de données initial comprenant plus d’une centaine de milliers de cours d’eau, une pré-sélection basée sur la longueur a permis d’extraire 1876 Cours d’Eau (CE) à hiérarchiser en considérant les éléments de vulnérabilité à proximité, quel que soit le scénario d’accident retenu, suivant une méthodologie multi-expertise et multicritère. La sélection des CE s’est effectuée en considérant les classes 1 à 3 de la BD CARTHAGE qui comporte au total 7 classes. Afin de hiérarchiser les cours d’eau en fonction de leurs vulnérabilités, un processus d’expertise délibératif et pluridisciplinaire a été mis en place à l’IRSN. Ce processus a pris appui sur une approche d’aide multicritère à la décision permettant d’identifier : • la maille pertinente de caractérisation de l’ensemble des cours d’eau (CE) en fonction des données disponibles, • les attributs caractérisant la vulnérabilité autour des cours d’eau, • les données et les connaissances à disposition, • les critères de hiérarchisation des cours d’eau, • le choix d’une procédure de hiérarchisation multicritère des CE. • l’identification des jeux de pondération des critères, • la hiérarchisation des 1876 CE. Plusieurs jeux de pondérations des critères ont été identifiés par les experts de manière individuelle et de manière collective. La robustesse des hiérarchisations projetée sur le territoire ont fait l’objet d’une analyse. Cette présentation propose donc de rendre compte des apports des démarches multicritère et multi-acteurs d’aide à l’expertise et à la décision pour accompagner la gestion de crise ou pour consolider les approches de prévention des risques. A ce titre, la problématique territoriale de hiérarchisation des CE en considérant les éléments de vulnérabilité à proximité et ce, quel que soit le scénario d’accident retenu soulève la question de la transition sous deux formes. La première est la question de la « transition de phase » qui s’opère entre la prévention et la préparation à la gestion de crise. La dernière est la question de la « transition de savoirs » et la manière avec laquelle les processus de modélisation collective contribuent à favoriser le passage d’un corpus de savoirs et de connaissances individuelles à un corpus commun. Mots-clefs : Multi-Expertise, Multicritère, vulnérabilité, Cours d’eau, territoires, gestion de crise, Transition. Références : Merad M. (2010). Aide à la décision et expertise en gestion des risques. Editions Lavoisier. 2010, 256 pages. ISBN : 978-2-7430-1265-6. Merad M. (2013). Organisations hautement durables : Gouvernance, risques et critères d'apprentissage Editions Lavoisier. ISBN : 978-2-7430-1535-0. Merad M., Trump B. (2020). Expertise under scrutiny: 21st century decision making for environmental health and safety. Springer. Télécharger
16:20	Fin du séminaire

Les mathématiques au pied du mur

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