MEXICO. Méthodes pour l EXploration Informatique de modèles COmplexes Hervé Monod et Robert Faivre

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1 MEXICO Méthodes pour l EXploration Informatique de modèles COmplexes Hervé Monod et Robert Faivre INRA - Mathématiques et Informatique Appliquées Unités MIA-Jouy en Josas et Toulouse Entretiens de Sète, 3 au 5 octobre 2012

2 Plan 1 Présentation du réseau MEXICO Rapide historique Thèmes d intérêt 2 Actions en 2012 A1. École-Chercheurs A2. Manuel A3. Rencontres A4. Boîte à outils mtk 3 Perspectives 2013

3 Plan Présentation du réseau MEXICO 1 Présentation du réseau MEXICO Rapide historique Thèmes d intérêt 2 Actions en 2012 A1. École-Chercheurs A2. Manuel A3. Rencontres A4. Boîte à outils mtk 3 Perspectives 2013

4 Rapide historique Présentation du réseau MEXICO Rapide historique Composé d environ 20 chercheurs INRA, IRSTEA, IFREMER et Code Lutin, Université du Littoral (LIL), Cirad modélisateurs, informaticiens, statisticiens motivés par le développement d outils partagés Réseau méthodologique du département MIA de l INRA, né en 2006 à l initiative de Vincent Ginot

5 Objectifs Présentation du réseau MEXICO Rapide historique Intéresser les biologistes-modélisateurs au traitement statistique de leurs simulations et à une exploration raisonnée du comportement de leurs modèles Initier de nouveaux fronts de recherches en statistique Contribuer à la réflexion méthodologique en modélisation Rendre ces méthodes accessibles au modélisateur

6 Contexte Présentation du réseau MEXICO Thèmes d intérêt Modélisation dans les domaines : environnement, agronomie, écologie échelles diverses, typiquement : individu, paysage,... systèmes dynamiques, souvent spatialisés, ouverts couplages, plusieurs niveaux d organisation variabilité des entrées et incertitudes sur les paramètres objectifs variés : intégration de connaissances, prédiction, aide à la décision

7 Questions abordées Présentation du réseau MEXICO Thèmes d intérêt Objectifs possibles de l exploration numérique (Ginot& Monod, 2006) cohérence numérique analyses de sensibilité analyses d incertitude analyses des conditions initiales et de la propagation des erreurs analyses de stabilité analyse qualitative du comportement recherche des comportements robustes métamodélisation + optimisation - problèmes de décision + recherche de propriétés émergentes

8 Présentation du réseau MEXICO Positionnement sur le thème Thèmes d intérêt Caractéristiques des approches de base de MEXICO : 1. Méthodes non intrusives à base de simulations (modèle boîte noire ) 2. Sensibilité globale influence conjointe de plusieurs facteurs sur les réponses intervalles d incertitude + distributions de probabilité prise en compte d entrées/sorties complexes

9 Présentation du réseau MEXICO Thèmes d intérêt Landscapes Variance decomposition Descriptors of the physical structure Descriptors of the qualitative structure Parameters of life cycle or other Population dynamics model Outputs

10 Présentation du réseau MEXICO Thèmes d intérêt Landscapes Variance decomposition Descriptors of the physical structure Descriptors of the qualitative structure Parameters of life cycle or other Population dynamics model Outputs

11 Présentation du réseau MEXICO Positionnement sur le thème Thèmes d intérêt 3. Formalisme probabiliste et statistique planification-échantillonnage définition d indices estimation métamodélisation

12 Plan Actions en 2012 A1. École-Chercheurs 1 Présentation du réseau MEXICO Rapide historique Thèmes d intérêt 2 Actions en 2012 A1. École-Chercheurs A2. Manuel A3. Rencontres A4. Boîte à outils mtk 3 Perspectives 2013

13 Actions en 2012 A1. École-Chercheurs A1. École-chercheurs MEXICO (3) exposés d intro cours-tp (sous R) exposés d ouverture ateliers 1/2 journée excursion

14 Actions en 2012 A1. École-Chercheurs A1. École-chercheurs MEXICO (3) Objectifs public : modélisateurs et utilisateurs de modèles pluri-organismes, multi-disciplines former le plus grand nombre dans la limite des possibles 40 stagiaires en 2012 ; 150 depuis INRA, 10 IRSTEA, CIRAD, IRD, AgroParisTech, U. Montp. chercheurs/ingénieurs jeunes ou confirmés, doctorants (8)

15 Actions en 2012 A1. École-Chercheurs A1. École-chercheurs MEXICO (3) Objectifs public : modélisateurs et utilisateurs de modèles pluri-organismes, multi-disciplines former le plus grand nombre dans la limite des possibles 40 stagiaires en 2012 ; 150 depuis INRA, 10 IRSTEA, CIRAD, IRD, AgroParisTech, U. Montp. chercheurs/ingénieurs jeunes ou confirmés, doctorants (8) Contenu : méthodes d analyse de sensibilité échantillonnage dans des espaces de grande dimension exploration de surfaces de réponse, métamodélisation

16 A2. Manuel MEXICO Actions en 2012 A2. Manuel Objectifs pérenniser et diffuser le contenu des EC en conserver l esprit langue française, éditeur Quae ouvrage collectif : + Claude Bruchou, Jean Couteau, Nicolas Dumoulin, Thierry Faure, Sigrid Léhuta, Benjamin Poussin, Éric Ramat, Hervé Richard, Lauriane Rouan, Jean-Christophe Soulié, Juhui Wang

17 A2. Manuel MEXICO Actions en 2012 A2. Manuel Contenu préfaces d Andrea Saltelli et Bruno Goffinet 3 grandes parties 1 Principes de base 2 Méthodes 3 Applications Sortie prévue : début 2013

18 A3. Rencontres Actions en 2012 A3. Rencontres Rencontres Optimisation à Calais (UCLO) les janvier accueil Éric Ramat, David Duvivier méthodes d optimisation basées sur la simulation Rencontres annuelles les novembre 2012 à l Ifremer de Nantes Thème 1 : Analyse de sensibilité et indicateurs issus de modèles Thème 2 : Échange avec les praticiens - retour d expériences

19 Actions en 2012 A4. Boîte à outils mtk A4. Boîte à outils mtk (Mexico Tool Kit) Objectifs Mettre à disposition des méthodes d expérimentation numérique Sous une forme homogène, générique et libre Par le biais de plateformes ou directement

20 Actions en 2012 A4. Boîte à outils mtk A4. Boîte à outils mtk (Mexico Tool Kit) Objectifs Mettre à disposition des méthodes d expérimentation numérique Sous une forme homogène, générique et libre Par le biais de plateformes ou directement Approche définition formalisée d un plan d expérience workflow : 3 types de process (sampler, simulator, analysor) procédures standardisées pour incorporer de nouvelles méthodes principaux choix techniques : schémas XML, package R

21 Actions en 2012 A4. Boîte à outils mtk A4. Boîte à outils mtk (Mexico Tool Kit) Objectifs Mettre à disposition des méthodes d expérimentation numérique Sous une forme homogène, générique et libre Par le biais de plateformes ou directement Approche définition formalisée d un plan d expérience workflow : 3 types de process (sampler, simulator, analysor) procédures standardisées pour incorporer de nouvelles méthodes principaux choix techniques : schémas XML, package R Avancement 1ère présentation dans le manuel Mexico version 0 déc. 2012

22 Perspectives 2013 Perspectives 2013 Perspectives 2013 École-chercheurs ASPEN 2013 Mexico-MascotNum Analyse de sensibilité, propagation d incertitudes et exploration numérique de modèles en sciences de l environnement Les Houches, 7-13 avril journées thématiques : à fixer mtk : enrichissement, diffusion, collaborations