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Centre Inria Bordeaux _ Sud-Ouest

La science et les Hommes chez Inria

Inria, institut national de recherche dédié au numérique, promeut « l’excellence scientifique au service du transfert technologique et de la société ».

Inria emploie 2700 collaborateurs issus des meilleures universités mondiales, qui relèvent les défis des sciences informatiques et mathématiques. Inria est organisé en «  équipes-projets  »  qui rassemblent des chercheurs aux compétences complémentaires autour d’un projet scientifique focalisé. Ce modèle ouvert et agile lui permet d’explorer des voies originales avec ses partenaires industriels et académiques. Inria répond ainsi aux enjeux pluri- disciplinaires et applicatifs de la transition numérique. À l’origine de nombreuses innovations créatrices de valeur et d’emplois, Inria transfère vers les entreprises (start-up, PME et grands groupes) ses résultats et ses compétences, dans des domaines tels que la santé, les transports, l’énergie, la communication, la sécurité et la protection de la vie privée, la ville intelligente, l’usine du futur…

173 équipes-projets

1 300 doctorants

120 start-up créées

229,5 M€ budget initial 2015

2 700 collaborateurs

4500 publications de référence

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Inria dans le grand Sud-Ouest

Le Centre de Recherche Inria Bordeaux – Sud-Ouest a été créé en 2008. Il est implanté sur les campus universitaires bordelais et palois. Il mène, avec ses partenaires académiques et industriels, une activité de recherche en sciences et technologies du numérique (Informatique, Mathématiques).

Les recherches des équipes du centre portent sur quatre axes : •Modélisation,calculintensifetarchitecturesparallèles •Gestiondesincertitudesetoptimisation •Modélisationetsimulationpourlasantéetlabiologie •Humainetnumérique:interactionetvisualisation

Les équipes contribuent à la résolution des questions fondamentales posées par la modélisation informatique et mathématique, la programmation des systèmes complexes et distribués et les interactions  entre les différents acteurs tant humains qu’artificiels. Au delà d’avancées scientifiques de premier plan reconnues au meilleur niveau international, les équipes du Centre Inria Bordeaux – Sud-Ouest contri-buent aux innovations qui seront demain au cœur de notre quotidien. À titre d’exemple, nous pouvons citer la programmation sûre de machines réunissant des milliers de cœurs de calcul, la conception d’applications et de logiciels pour l’ingénierie pétrolière, la visualisation et manipulation en 3D ou 4D d’objets complexes, la conception et la programmation de robots, la prévision de l’évolution de maladies ou encore la participation aux avancées en bioinformatique…

« Des résultats scientifiques de tout premier plan et de très belles applications émergent de nos équipes qui sont reconnues et impli-quées au meilleur niveau international… Inria Bordeaux - Sud-Ouest souhaite contribuer à faire de l’Aquitaine un pôle scientifique à forte visibilité dans le domaine des sciences du numérique. »

Monique Thonnat, Directrice du Centre de Recherche Inria Bordeaux _ Sud-Ouest

Associé à des partenaires de renom

La stratégie de développement scientifique du Centre vise à favoriser l’émergence de nouveaux sujets ambitieux. Pour maximiser l’impact des recherches menées, ils sont montés en partenariat avec les acteurs académiques locaux ou internationaux à la pointe d’autres dis-ciplines.

> Établissements public à caractère scientifique et technologique (EPST) CNRS, INRA, INSERM

> Universités UniversitédeBordeaux,UniversitédePauetdesPaysdel’Adour

> ÉcolesBordeauxINP,EnstaParis-Tech,Institutd’OptiqueGraduateSchool

> LaboratoiresIMB(UMR5251),IMN(UMR5293),LaBRI(UMR5800),LMAP(UMR5142),LP2N(UMR5298)

> InstitutsInstitut Bergonié (U916), Institut Hospitalo-Universitaire (IHU) LYRIC, ISPED(U897)

> Centre hospitalierCHU-HôpitauxdeBordeaux

> Regroupements de recherche thématique : BordeauxNeurocampus,LabexBRAINetCPU(Clusterd’excellencedel’IdexUniversitédeBordeaux)

> Collaborations bilatérales internationales (équipes associées)StanfordUniversity,UniversityofColoradoBoulder,UniversidadedeSãoPaulo,Université Tunis El-Manar, UniversityMohammedVAgdalMaroc, University ofColoradoDenver,ColumbiaUniversityNewYork, Indian InstituteofTechnologyRoorkee

Faciliter les partenariats et les projets d’innovation

Une part importante des recherches menées aujourd’hui au sein du Centre a pour vocation de répondre aux besoins technologiques des entreprises. Grâce au soutien de la région Aquitaine, un dialogue per-manent est entretenu avec les acteurs socio-économiques du grand Sud-Ouest.

Àcejour,leCentreanouéplusd’unedizainedepartenariatsavecdesPMEetdegrands groupes industriels. Le Centre maintient par ailleurs des relations étroites avec le CEA-CESTA dans le cadre de projets de recherche menés autour du Laser Méga-Joule, le plus puissant du monde.Le Centre tisse également des liens forts avec un réseau de partenaires régionaux parmi lesquels se trouvent les pôles de compétitivités, les agences de l’innovation ou encore les associations thématiques.

Modélisation, calcul intensif et architectures parallèles

La particularité de cet axe est certainement le continuum existant entre les travaux menés en mathématiques appliquées et les recherches informatiques pour le calcul intensif. Concrè-tement, les équipes conçoivent et développent des méthodes originales de modélisation et de simulation ou de calcul haute performance et produisent des logiciels pouvant répondre à des besoins industriels.

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SIMULATION AGILE EN AÉRODYNAMIQUE INTERNE ET COMPARAISON AVEC L’EXPÉRIENCE

Ce projet vise à développer des outils adaptés pour étudier les écoulements turbulents souvent rencontrés en aérodynamique interne tels que dans les chambres de combustion aéronautiques ou les circuits de refroidissement d’une centrale thermique. L’originalité du projet tient dans le dialogue permanent et l’unité de lieu entre les activités de modélisation physique, de simulation et d’expérimentation.

Aérodynamique interne • Calcul haute performance • Dynamique des fluides Éléments finis • Expérimentation • Méthodes numériques Modélisation de la turbulence • Simulation numérique • Solveurs parallèles

MAVERIC : banc d’essai pour l’étude d’écoulements turbulents avec transfert pariétal de masse

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MODÈLES DISCRETS ADAPTATIFS CERTIFIÉS POUR SIMULATIONS D’ÉCOULEMENTS COMPLEXES AVEC INTERFACES

Des équations aux dérivées partielles à la simulation numérique certifiée, cette équipe a pour but de proposer une méthodologie innovante pour développer et certifier des modèles numériques adaptatifs pour écoulements compressibles et incompressibles avec des fronts en mouvement.

Méthodes numériques • Adaptation de maillage • Quantification des incertitudes Mécanique des fluides • Calcul haute performance

Simulation de l’inondation d’une plage à bathymétrie complexe par un tsunami

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ALGORITHMES PARALLÈLES HAUTEMENT SCALABLES POUR LES SIMULATIONS NUMÉRIQUES FRONTIÈRES

L’objectif est de contribuer à la conception et l’implantation de méthodes numériques, et des outils algorithmiques associés, pour résoudre des problèmes scientifiques complexes de très grandes tailles sur les futures machines exascale. Cela nécessite un véritable passage à l’échelle des méthodes afin d’utiliser efficacement un très grand nombre de cœurs de calcul potentiellement hétérogènes.

Calcul haute performance et simulations frontières • Algorithmique Algèbre linéaire • Méthode des multipôles rapide • Couplage de codesPhysique des matériaux

Modélisation, simulation et calcul intensif

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THÉORIE ALGORITHMIQUE DES NOMBRES RAPIDE ET FLEXIBLE

La théorie algorithmique des nombres remontant à l’aube des mathématiques, se modernise avec l’arrivée d’ordinateurs de plus en plus puissants. L’équipe couvre toute la chaîne allant de la conception et l’analyse d’algorithmes aux applications en passant par des implantations optimisées.

Théorie algorithmique des nombres • Corps de nombres • Corps de fonctions Courbes algébriques • Cryptologie

Chercheurs de l’équipe Lfant

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MODÉLISATION AVANCÉE EN GÉOPHYSIQUE 3D

Le principal objectif de l’équipe est d’appliquer les progrès récents du calcul scien-tifique 3D haute-résolution à divers domaines de la géophysique et en particulier la propagation d’ondes. Il s’agit d’abord de développer des modèles suffisamment sophistiqués pour prendre en compte la complexité de la physique des phéno-mènes considérés. On applique ensuite ces modèles à des cas concrets ce qui implique la résolution de grands systèmes et par conséquent le développement de méthodes numériques sophistiquées.

Ondes • Méthodes numériques • Problème inverse • Géophysique Calcul haute performance • Eléments finis • Modèles multi-échelles

Simulation de la propagation d’ondes sismiques dans un sous-sol

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MODÉLISATION NUMÉRIQUE POUR LA PHYSIQUE DES MILIEUX CONTINUS ET SES INTERACTIONS

L’objectif de l’équipe est de mettre en œuvre de nouveaux modèles numériques sur les infrastructures de calcul intensif et de les rendre disponibles pour répondre à des besoins industriels réels. Cela passe par le développement de deux cataly-seurs fondamentaux : les modèles d’ordre réduit et les méthodes numériques sur grillecartésienne.Grâceàcela, ilserapossibledetransférer lacomplexitéde lamise en œuvre des ingénieurs aux ordinateurs en fournissant rapidement et en

ligne des modèles numériques pour la conception et le contrôle.

Modélisation numérique • Calcul scientifique • Dynamique des fluidesInteractions fluide-structure

Modèle numérique d’un système inertiel de convertion d’énergie des vagues : interaction air-eau-corps flottants avec retro-actions du système inertiel

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OPTIMISATION STATIQUE, MÉTHODES D’EXÉCUTION

L’accroissement du parallélisme et de l’hétérogénéité pose de nombreux défis en terme de programmation parallèle, d’optimisation de code et de supports d’exécution. Parmi ces défis, un certain nombre est particulièrement difficile à résoudre avec uniquement une approche statique (à la compilation) ou dynamique (à l’exécution). Ces sujets sont au cœur du travail de l’équipe. Cela recouvre des enjeux en terme de productivité des programmeurs, de passage à l’échelle et d’efficacité des codes parallèles.

Langages parallèles de programmation • Compilateurs et supports d’exécution Programmation hétérogène • Calcul haute performance • Adaptabilité Passage à l’échelle

Chercheur de l’équipe Storm

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GESTION DES DONNÉES SUIVANT LA TOPOLOGIE DES PLATEFORMES, À L’ÉCHELLE DU SYSTÈME POUR LE CALCUL HAUTE PERFORMANCE

Le défi pour l’équipe consiste à trouver un moyen de connaître les besoins des applications (mémoire, calcul, stockage, réseau) afin d’optimiser l’exécution de celles-ci de manière coordonnée et à l’échelle complète de la plate-forme.

Calcul haute performance • Passage à l’échelle • Topologie • Données • Localité Plateforme • Gestion des données • Maillage

Matrice de communication pour le placement de calculs intensifs

Gestion des incertitudeset optimisation

Le développement de méthodes stochastiques et déterministes pour la modélisation, l’optimisation et la gestion des incertitudes est au cœur de l’activité scientifique de cet axe de recherche. Les besoins applicatifs couvrent des domaines très variés  : analyse de signaux cardiaques, contrôle de trajectoire, ordonnancement de tâches, imagerie satellitaire, fiabilité de systèmes industriels, analyse d’événements rares… Les équipes apportent des solutions originales pour comprendre, prévoir et gérer de tels systèmes dans le contexte de partenariats industriels ou académiques.

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CONTRÔLE DE QUALITÉ ET FIABILITÉ DYNAMIQUE

Ce projet scientifique porte principalement sur le développement de méthodes statistiques et probabilistes pour la modélisation, l’analyse et l’optimisation de systèmes complexes.

Modélisation paramétrique et semi-paramétrique • Analyse de données multivariées • Réduction de dimension • Chaîne de Markov • Processus markovien déterministes par morceaux • Processus décisionnels markoviens • Contrôle optimal stochastique • Réseau • File d’attente

Contrôle optimal d’un sous-marin

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GÉOMÉTRIE ET STATISTIQUES DANS LES DONNÉES D’ACQUISITION

L’équipe développe des méthodes pour étudier des signaux complexes aux propriétés multi-échelles (signaux cardiaques, données satellitaires et en sciences de l’univers, signal « parole »). Issues des idées provenant de l’étude des milieux désordonnés en Physique Statistique, ces méthodes permettent une analyse fine de la complexité dans les signaux naturels et ouvrent la voie à de nouvelles approches pour l’étude de ces signaux.

Traitement du signal • Méthodes non-linéaires • Systèmes complexes • Turbulence Méthodes multi-échelles • Complexité • Invariance d’échelle • Signaux complexes Analyse du signal parole • Optique adaptative

Études de signaux complexes : mouvements océaniques et cœur

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REFORMULATIONS ET ALGORITHMES POUR L’OPTIMISATION COMBINATOIRE

L’équipe développe des approches efficaces pour l’optimisation combinatoire en tablant sur des formulations de qualité, formulations étendues et approches de décomposition. En partenariat avec des industriels, elle travaille sur des applications complexes en logistique (problèmes de tournées), en planification de laproductionetordonnancementdestâches,conceptionetgestiondesréseauxet des horaires, et sur des problèmes de découpe et de placement.

Recherche opérationnelle • Optimisation combinatoire • Graphes • Decomposition Branch-and-price • Branch-and-cut • Heuristiques

Checheurs de l’équipe Realopt

Modélisation et simulation pour la santé et la biologie

Les équipes de cet axe effectuent des recherches en mathé-matiques appliquées ou en informatique pour la modélisa-tion biologique ou médicale. Grâce à des partenariats forts avec d’autres acteurs de la recherche, de la clinique et de l’enseignement, des résultats importants voient déjà le jour sur des sujets variés tels que la compréhension des maladies neuro-dégénératives, l’épidémiologie, l’électrophysiologie cardiaque ou encore l’oncologie.

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MODÉLISATION ET CALCULS POUR L’ÉLECTROPHYSIOLOGIE CARDIAQUE

L’équipe développe de nouveaux modèles et des méthodes numériques pour simuler l’électrophysiologie cardiaque, de l’échelle cellulaire à l’échelle de l’indi-vidu. Ces problèmes sont motivés par la volonté d’améliorer la compréhension et le traitement des arythmies cardiaques ainsi que la valeur informative des signaux électriques disponibles.

Modèles multi-échelles • Méthodes numériques • Problèmes inverses Calcul scientifique • Calcul haute performance • Ingénierie biomédicale

Chercheurs de l’équipe de recherche CARMEN

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APPROCHE SYSTÉMIQUE DE LA MODÉLISATION DU CERVEAU

Aux frontières des neurosciences intégratives et computationnelles, l’équipe propose de modéliser le cerveau comme un système de mémoires actives en synergie et en interaction avec les mondes interne et externe et de le simuler comme un tout et en situation.

Neurosciences computationnelles • Apprentissage automatique Robotique autonome • Prise de décision • Mémoire • Systèmes adaptatifs

Chercheurs de l’équipe de recherche MNEMOSYNE

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MODÉLISATION MATHÉMATIQUE POUR L’ONCOLOGIE

Cette équipe développe des modèles numériques basés sur les données en oncologie afin d’apporter une aide à la décision aux cliniciens et/ou aux biolo-gistes. La problématique de la modélisation de la croissance tumorale à partir des données est abordée selon trois axes : des modèles personnalisés à partir de l’imagerie médicale en vue d’applications cliniques  ; des modélisations bio-phy-siques en vue des thérapies ; et enfin des modèles pour les études pré-cliniques.

Calcul scientifique • Modélisation • Modèles multi-échellesBiologie computationnelle

Modélisation en oncologie

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STRUCTURES DE DIVERSITÉ ET RÉSEAUX DE FONCTION

L’étude de la biologie associe des études de formes (la diversité) et des modéli-sations de processus (fonctionnels ou évolutifs). Pleiade répond au double défi de la mesure rapide et pertinente de dissimilarités entre objets biologiques et de l’exploration des relations entre la diversité des traits et la diversité de fonctions, à plusieurs échelles. L’équipe développe des algorithmes, des modèles et des cadres

logiciels pour des applications en écologie, évolution et biotechnologie.

Reconnaissance de formes • Modélisation • E-Science • NGS • Biodiversité Biotechnologie

Checheurs de l’équipe Pleiade

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STATISTIQUES EN BIOLOGIE DES SYSTÈMES ET MÉDECINE TRANSLATIONNELLE

Cette équipe se consacre à l’élaboration de méthodes statistiques pour l’analyse intégrativedesdonnéesdelamédecineetdelabiologie.Grâceauxprogrèstech-niques, la recherche clinique et biologique génère des quantités très importantes de données. Le défi consiste à analyser ces « big data » en utilisant des méthodes statistiques pour apporter des réponses appropriées aux questions posées par les

cliniciens et les biologistes, en particulier en immunologie.

Statistiques • Biologie des systèmes • Modélisation stochastique Apprentissage statistique • Épidémiologie • Big Data • Immunologie Maladies infectieuses

La transmission du VIH-1 de cellule à cellule

Humain et numérique :interaction et visualisation

La particularité de cet axe est la prise en compte de l’humain et de ses interactions avec le numérique. Des travaux en synthèse d’images jusqu’à l’interaction humain-machine, les équipes travaillent, entre autres, en robotique, en instrumentation hybride optique et numérique et sur les interfaces intelligentes pour l’assistance aux personnes. Ces sujets répondent à de fortes demandes sociétales, et les résultats issus des travaux de recherche prennent notamment vie dans des start-up ou en coopération avec des PME.

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INTERACTIONS, EXPLORATION ET APPRENTISSAGE EN ROBOTIQUE DÉVELOPPEMENTALE ET SOCIALE

L’équipe étudie les mécanismes qui permettent aux robots et aux humains d’acquérir par apprentissage autonome et cumulatif de nouvelles compétences sur de longues périodes. Cela concerne aussi bien les mécanismes d’auto- apprentissages exploratoires que ceux issus de l’interaction avec des pairs dans l’acquisition de compétences sensorimoteurs et sociales. Le projet étudie aussi comment ces modèles et ces technologies peuvent constituer de nouveaux outils numériques pour l’éducation.

Robotique développementale et sociale • Cognition située et incarnée • Exploration Apprentissage • Motivations intrinsèques • Interactions humain-robot naturelles Education

Apprentissage de la marche par Poppy, robot humanoïde bio-inspiré

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ABOLIR LES FRONTIÈRES ENTRE LUMIÈRE, FORME ET MATIÈRE

Le projet étudie les interactions entre lumière, forme et matière, afin de parvenir à de nouvelles représentations de l’apparence. Il prend aussi en compte les échanges du monde réel au monde virtuel (acquisition) et du monde numérique à l’observa-teur final (restitution). Les représentations, algorithmes et systèmes combinant optique et informatique issus du projet permettront un contrôle direct de l’appa-rence.Grâceàdeséchangesefficacesentrelemonderéeletlemondenumérique3D, de nouveaux usages (scientifiques, artistiques, industriels) naîtront.

Infographie • Modélisation 3D • Modélisation géométrique • Rendu Réalité augmentée • Réalité virtuelle

Reconstruction 3D de la statue d’un colosse du phare d’Alexandrie

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APPROCHE LANGAGE POUR L’ORCHESTRATION D’OBJETS COMMUNICANTS

Une multitude d’objets communicants équipent des espaces devenus numériques. Les défis scientifiques consistent à concevoir des langages et des outils dédiés au développement d’applications pour ces espaces, en assurant leur fiabilité et leur sécurité. L’équipe a développé en particulier des applications pour l’assistance cognitive des personnes en perte d’autonomie.

Langages de programmation • Vérification • Génie logiciel • Informatique pervasiveTechnologies d’assistance • Interaction homme-machine • Sciences cognitives

Appartement expérimental et plateforme d’applications dédiée à l’assistance à la personne

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INTERACTION « POPULAIRE »

Cette équipe explore de nouvelles approches qui favorisent une interaction riche avec le monde numérique au travers d’interfaces engageantes et motivantes. La finalité est de stimuler la création, l’apprentissage ou le divertissement. Pour cela, l’équipe concentre ses travaux sur le design, le développement et l’évaluation de nouvelles méthodes d’interaction (3D) « populaires », principalement à destina-tion du grand public.

Interaction Homme-Machine • Interaction 3D • Réalité virtuelle • Réalité augmentée Interaction tangible • Interfaces cerveau-ordinateur • Signaux physiologiques Sciences cognitives

Visualisation collaborative d’états mentaux à base de réalité augmentée spatiale et d’interaction tangible

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MODÈLES POUR LA PROGRAMMATION STRUCTURÉE DE L’ESPACE ET DU TEMPS

L’interaction entre art, science et technique est une constante de l’histoire de l’humanité. Le développement des technologies du numérique a servi de catalyseur à cette interaction. Le projet vise à développer les concepts, les méthodes et les usages qui permettront de simplifier la synchronisation, la coordination et l’orchestration des outils d’analyse et de synthèse temps réel dédiés à la conception d’environnements multimédias interactifs complexes.

Musique computationnelle • Modélisation algébrique • Programmation structurée

Représentation géométrique de séquences polyrythmiques