Systèmes complexes et Modèles de calcul

Participants:

• DURAND Bruno
• CERVELLE Julien
• DELORME Marianne
• FORMENTI Enrico
• LAFITTE Gregory
• MAZOYER Jacques
• OLLINGER Nicolas
• PAPAZIAN Christophe
• ROMASHCHENKO Andrei
• SHEN Alexander
• VERESHCHAGIN Nikolai

Résumé du projet

Ce projet est une contribution à l'étude des systèmes complexes, domaine émergent est vaste par nature inter-disciplinaire. Nous proposons de travailler sur une partie restreinte et ciblée sur les contributions que l'informatique théorique moderne peut apporter à ce domaine.

Nous avons découpé notre projet en thèmes spécifiques, y expliquant le rôle de chacun, mais sans cloisonnement : nous souhaitons travailler ensemble, organiser des réunions o=F9 tout les participants discuteront. Ce travail collégial est possible grâce à une culture commune, et quasiment tous les participants ont déjà travaillé dans plusieurs des thèmes proposés (publications communes).

Thèmes:

1. Petites machines à évolutions complexes
2. Perturbations des calculs et évolutions en présence d'erreurs
3. Placement géométrique de l'information et puissance de calcul
4. Universalité des systèmes
5. Modèles pour les systèmes dynamiques complexes: tas de sables et topologie.

Les résultats que nous attendons de ce projet sont avant tout de nature intellectuelle: nous souhaitons comprendre finement les systèmes complexes dans notre discipline, pour pouvoir ensuite collaborer avec d'autres. Nous proposons une démarche structurée: adopter le point de vue des systèmes complexes dans notre discipline d'origine (l'informatique), puis confronter notre approche, la nature de nos résultats, nos techniques et hypothèses, aux autres points de vue sur les systèmes complexesE0 l'occasion de démarches plus inter-disciplinaires.

Les moyens dont nous avons besoin se résument en 3 catégories:

• matériel expérimental. Bien que nous adoptons une approche théorique, l'étude des systèmes complexes artificiels requiert dans certains cas des approches expérimentales. Il faut faire des simulations lourdes pour avoir des idées sur les comportements que nous étudions. Ceci explique notre demande d'un serveur de calcul dédié.
• un financement de post-doctorants et séjours de chercheurs. Nos études sont par nature très ouvertes sur les autres disciplines. Nous constatons souvent que les phénomènes que nous observons ou étudions se rapprochent d'un domaine que nous connaissons peu. Nous avons alors besoin de collaborer avec d'autres chercheurs. Cette collaboration, pour être fructueuse, doit être suivie et solide ; c'est pourquoi le financement de séjours de spécialistes du domaine, puis de post-doctorants pour étudier les verrous qui subsistent, sont particulièrement appropriés à nos recherches.
• Groupes de travails et conférences. Dans ce domaine assez novateur, nous ressentons le besoin de réunions scientifiques régulières, mais aussi de participer ponctuellement à un congrès d'une autre discipline, d'organiser spécifiquement un congrès, et aussi de participer aux manifestations générales des systèmes complexes. Dans nos laboratoires, il est difficile de financer ce genre d'actions et il nous semble qu'un financement via ce projet serait particulièrement adapté.

Abstract

This project aims at contributing to the study of complex systems. This emerging field has a wide scope and naturally stretches across many various disciplines. We plan on working on a certain area of this field, specifically, the possible contributions of modern theoretical computer science to the study of complex systems.

We have outlined our project in specific themes. For each of them, we explain its focus and role. Nevertheless, the themes are not separated: we plan on working together and have meetings with all the participants. This collegial work is possible due to a common scientific background and nearly all participants have already worked together in several of the proposed themes.

Themes:

1. Small machines with a complex behaviour
2. Stability/unstability of evolutions of computations in presence of noise
3. Geometry of data location versus information
4. Universality of systems
5. Computation models for complex dynamical systems: sand piles and topology

The results awaited are necessarily of an intellectual nature: our goal is to grasp a fine understanding of complex systems in our field, to be able to collaborate with others later on. Our plan is to start by adopting the point of view of complex systems in our original field (computer science). We will then be able to confront, in a more inter-disciplanary setting, our approach, the nature of our results, our techniques and hypothesis with the other points of view on complex systems.

Our financial needs can be presented in 3 categories:

• Experimental hardware. Although we adopt mainly a theoretical approach, in certain cases, experimental approaches are necessary in order to study artificial complex systems. Heavy simulations have to be carried to be able to better understand the behaviours of complex systems. This is the main reason for our request for dedicated computation servers.
• Visits of post-doctoral and senior researchers. Our studies are by nature very much open to the other fields concerned by the study of complex systems. We frequently observe that some of the studied and observed phenomena are closely related to a field of which we know very little. We thus need to collaborate with other researchers. This collaboration, in order to be fruitful, needs to be steady and continuous. Hence, due to our research strategy, we need to be able to finance the visits of specialists of the field at large and at a later stage of post-docs, to study the remaining difficulties that have been identified.
• Workgroups and conferences. In this innovating domain, we feel the necessity to have regularly scheduled scientific meetings, to participate in a congress of another field, to organize specifically a congress and also to participate in general workshops dedicated to the study of complex systems. In our laboratories, it is difficult to finance such events and it is our appreciation that some financial support for those needs is well suited within this project.