Un chercheur UCLouvain tente de contrôler l’incontrôlable

Communiqué de presse - Recherche UCLouvain

Un système dynamique désigne tout système qui évolue au cours du temps. Exemples ? Un bâtiment dont la température ambiante réagit à notre utilisation et aux installations de chauffage, un réseau électrique et de téléphonie, le trafic aérien ou routier, un portefeuille d’action ? Autant de systèmes avec lesquels nous interagissons au quotidien et dont il est crucial de pouvoir garantir le bon fonctionnement.

Des systèmes toujours plus complexes

Bon nombre de systèmes se sont complexifiés au cours des dernières années. Prenons les ‘smart grids’ par exemple, soit les réseaux électriques intelligents. « Avant, si la fréquence du système électrique était trop basse et que la production d’énergie était trop faible, il suffisait d’augmenter la puissance d’une centrale électrique pour augmenter cette fréquence et fournir davantage d’énergie », explique Raphaël Jungers, professeur au pôle en ingénierie mathématique de l’UCLouvain. « Aujourd’hui, c’est beaucoup plus compliqué. Avec les éoliennes, les panneaux photovoltaïques, etc., la production et la consommation sont chamboulés par les grands progrès technologiques ».

Des modélisations impossibles

Cette révolution technologique nous mène à un changement de paradigme en contrôle des systèmes dynamiques. Tout est connecté, interconnecté, informatisé, décentralisé, sans fil. Bref, les systèmes sont devenus extrêmement complexes et difficiles, voire impossibles à comprendre, modéliser et donc contrôler. « Cette complexité rend impossible la modélisation et l’analyse des systèmes modernes à l’aide de formules mathématiques », indique Raphaël Jungers. « Mais on peut repenser la manière dont on veut contrôler les systèmes dynamiques. Nous pouvons partir des opportunités qui se présentent tel que le big data, c’est-à-dire les données massives disponibles, ou encore le Machine Learning : les ordinateurs à très grande puissance de calcul ou encore les technologies de l’information et de la communication nous ouvrent des portes qui n’existaient pas il y a quelques années encore. Plutôt que de se baser sur l’analyse et la description d’un système dynamique pour trouver comment le contrôler, on peut se baser sur une connaissance imparfaite mais abondante de ce système », poursuit le mathématicien.

Utiliser les données massives

L’idée du chercheur UCLouvain est d’utiliser le « machine learning » (apprentissage automatique) qui permet d’apprendre aux ordinateurs - à partir de données massives - à effectuer des tâches, pour résoudre la problématique du contrôle des systèmes. « C’est un défi qui n‘a pas encore été relevé car ces systèmes sont très critiques d’un point de vue sécurité. Or le machine learning se base sur des probabilités et non sur des données exactes. Si on parle par exemple du contrôle d’une voiture autonome, on ne peut pas se permettre une petite erreur de temps à autre », reprend Raphaël Jungers. Fort de son parcours pluridisciplinaire au cours duquel il a appris à maîtriser divers outils de mathématiques appliquées, d’informatique, d’optimisation et de systèmes cyber-physiques dans des Institutions à la pointe (MIT, UCLA), Raphaël Jungers est armé pour relever ce défi et sauter le pas de réconcilier « machine learning » et  contrôle des systèmes dynamiques.

Une bourse, un objectif à 5 ans !

Lauréat d’une bourse ERC Consolidator fraichement obtenue, Raphaël Jungers a pour objectif de proposer d’ici 5 ans aux ingénieurs un outil qui permettra de contrôler n’importe quel système. « Ce sera un outil qui permettra aux ingénieurs d’uploader tout ce qu’ils savent sur un système grâce aux données disponibles et qui proposera une stratégie à suivre pour contrôler ce système. Cette stratégie sera peut-être imparfaite, mais viendra avec des garanties de sécurité et de performance », résume le chercheur.

Concrètement, pour optimiser l’usage d’un bâtiment par exemple, un ingénieur pourra entrer dans cet outil toute donnée récoltée décrivant le bâtiment (fréquentation, prévision météorologique, température ambiante,…) afin que l’outil en question puisse donner la meilleure stratégie pour diminuer les factures, l’empreinte carbone ou encore augmenter le confort des occupants, par exemple.

Dans les mois qui viennent, Raphaël Jungers va recruter la crème des mathématiciens, informaticiens, experts en contrôle des systèmes dynamiques, afin de constituer une équipe de choc à la hauteur de cette ambition.