DigiWorlds-DigiCosme Digital Worlds: Distributed data, programs and architectures

Labex DigiWorlds-DigiCosme Digital Worlds: Distributed data, programs and architectures Coordinator: Christine Paulin-Mohring Université Paris-Sud November 12, 2012

Summary The overall picture Research Education Innovation Practical organisation

What is it? Research Education Innovation I Laboratoire d excellence I computer science models and algorithms for communications I 14 labs, 11 institutions (340 permanent researchers) 9 Me for 8 years (900ke/ year)

Activities support the digital revolution in a sustainable way: enforcing safe and efficient software and communications, handling ever more massive data and deploying social intelligence. key challenges at the core of scientific, industrial and sociological advances in the 21st century.

Research activities focus on core subjects in Information Sciences: 3 action lines: software, data and networks specific tasks that correspond to challenges identified for at least the next four years: key people and partners identified effective daily collaboration between partners reasonably open to foster larger interactions transverse activities: security, game theory, probabilistic methods See Johanne Cohen presentation on game theory

Interdisciplinary research major impact of ICST in all disciplines interdisciplinary collaborations inside Idex mathematics: logic & algebra (cryptography, verification); statistics (machine learning) physics: information theory, statistical data analysis biology: bioinformatics, systems biology social sciences: institute for information society also: scientific data, analysis of medical images, neuro-inspired hardware... See Alain Denise presentation on bioinformatics

Action Line SciLex Coordinator: H. Comon-Lundh Take into account the explosion of communications, the uncertainty of the execution environment (malicious users, faulty components... ) 1. Safe and reusable distributed programs security, Web services, mobility 2. Continuous versus discrete systems : models and verification hybrid systems: robust verification, quantitative verification 3. From high-level to low-level certification. combination and cooperation of verification techniques

Action line ComEx Coordinator: P. Duhamel How to handle very large heterogeneous architectures, design more efficient communications systems 1. Network information theory and coding Distributed computation and coding over (wireless) networks, quality of service, low consumption, stochastic geometry to analyse large-scale Self Organized Networks. 2. Network centric design of distributed architectures Network engineering using abstracted topologies and resources, mixed optimization evolutions, abstract objectives (security, interoperability, heterogeneity management... ) 3. Terminal centric design of distributed networks Game-theoretic modeling of communication networks, green cooperative networks, devising globally efficient strategies.

Action line DataSense Coordinator: M. Sebag Principled, flexible and innovative ways of dealing with available data. Interaction with users, decision makers, engineers and scientists to achieve strategic goals. 1. Scalable, expressive and secure tools for large-scale data Data management in the cloud, privacy, multi-scale life science data. 2. Making sense of complex, heterogeneous data and their usages Models for Web data, knowledge extraction and integration, uncertainty 3. Machine learning : meta-learning and multi-task language technology, imagery, autonomic systems, games... 4. Distributed decision making partially observable dynamic game, multi-objective policy optimization 5. Interaction and visualization (Digiscope) User-centered developments, interactive visualization, collaborative data management

Education program Improve the skills of French students in ICST Build a common coherent offer at the master level, improve international visibility Increase the number of ICST graduate students and PhDs. See Gilles Dowek presentation

Education actions Popularization of ICT for pre-college students; A selective University curriculum (L1-L2) including solid background in computer science; An international curriculum (L3-M1) dedicated to fundamental computer science with an initiation to research, open to University and engineering schools students; International Masters in DigiCosme fields; Disciplinary doctoral schools currently 1000 PhD students in ICST in more than 7 doctoral schools.

Innovation Institutional networks designed to foster innovation and partnership between industry and academic partners in the ICST area Systematic and Cap Digital clusters IRT SystemX DigiCosme Industrial days See Eric Perrin-Pelletier presentation Innovation through education PEEPS: general program to foster entrepreneurship among students in Saclay EIT ICT Labs actions: Master programs with a minor in innovation and entrepreneurship (HCID, DSS); PhD+innovation and entrepreneurship diploma centers...

Funding approximatively 900 ke available each year 1/2 emerging project (new activities) (140ke/year, 3 years) 4 PhD grants (410 ke) 12 2 years master grants (290 ke) 2 3 months invited professor grants with teaching activity (36 ke) support for innovation courses, pedagogical initiatives (30 ke) events: annual symposium, summerschool, industrial days (70 ke) project manager, governance (70 ke)

First actions First conference September 12-13 2012 First Spring School April 21-26 2013 (program analysis) Call for master funding, identification of masters involved, 4 candidates selected in 2012 Selection of 4 PhD projects as part of Digiteo 2012 call Support of Idex interdisciplinary PhD projects (3 selected) In preparation (call 2013) Emerging project Digiteo-DigiCosme call for PhD Invited professors (3 months, post-graduate course) Master funding

Conclusion instrument with limited funding to support collaborations and transformations regarding research, innovation, and education in ICST. stronger interactions between partners: better interface between ICST and external actors; closer links between Computer Science and Communications. research subjects, actions are largely open to good initiatives. avoid, when possible, structure overhead.

More informations http://labex-digicosme.fr Mailing list : digicosme-info

1 La théorie des jeux, un outil transverse aux différents axes du labex DIGICOSME. Johanne Cohen PRiSM/CNRS, Versailles, France.

La théorie des jeux : un outil pour modéliser les situations d équilibre rationnel.

Théorie des jeux : quelques exemples en informatique Outils mathématiques pour la modélisation de conflits et de coopérations entre des acteurs rationnels. Acteurs? Un programme contre son environnement. Complexité : analyse au pire cas. Logique : jeux sémantiques. Un système avec plusieurs agents. Combinatoire : jeux sur les graphes. Algorithmique distribuée : revisiter les intérêts économiques des acteurs dans un algorithme distribué. Réseaux : garantir la convergence vers ( apprendre ) les meilleurs équilibres.

Théorie des jeux : quelques exemples en informatique Outils mathématiques pour la modélisation de conflits et de coopérations entre des acteurs rationnels. Acteurs? Un programme contre son environnement. Complexité : analyse au pire cas. Logique : jeux sémantiques. Un système avec plusieurs agents. Combinatoire : jeux sur les graphes. Algorithmique distribuée : revisiter les intérêts économiques des acteurs dans un algorithme distribué. Réseaux : garantir la convergence vers ( apprendre ) les meilleurs équilibres.

Jeux de partage de ressources 5 n joueurs en concurrence sur un ensemble de m ressources. chaque ressource possède une fonction de charge croissante C j : N R, 1 j m Jeux de congestion [Beckmann, McGuire, Winsten 56] chaque joueur i = un couple (source, destination). chaque ressource j = une arête coût du joueur i = la somme des coûts des ressources du chemin. c tiré du livre Population Games and Evolutionary Dynamics, de Sandholm MIT Press

Jeux de partage de ressources n joueurs en concurrence sur un ensemble de m ressources. chaque ressource possède une fonction de charge croissante C j : N R, 1 j m Jeux de congestion [Beckmann, McGuire, Winsten 56] chaque joueur i = un couple (source, destination). chaque ressource j = une arête coût du joueur i = la somme des coûts des ressources du chemin. 1. Jeu de Potentiel 2. Construction des équilibres Algorithme complètement distribué Apprentissage d équilibres. 3. Construction des équilibres de bonne qualité Mécanisme de coordination.

6 Quelques autres travaux au sein de Digicosme Modèles de systèmes distribués routage interdomaine, accès au médium de communication,... Apprentissage dans les jeux : pour les jeux stratégiques, pour les systèmes industriels,.... Conception de réseaux centrés sur les terminaux : contrôle de puissance d émission,... Protocoles de sécurité : existence de stratégies gagnantes,...

Bioinformatique

Une tentative de définition de la Bioinformatique Alliance de la Biologie avec l Informatique, les Mathématiques, la Physique, la Chimie afin de modéliser les processus du vivant, pour les comprendre, les prédire, les simuler, les reproduire ou les modifier À toutes les échelles : molécule, cellule, organe, organisme, écosystème. Une démarche de recherche fondamentale, dont les résultats ont des retombées potentielles dans le biomédical, dans les biotechnologies.

Une tentative de définition de la Bioinformatique Génome Transcriptome Structure Evolution Protéome / Interactome Expérimentation Données «haut débit»

Nous (informaticiens) avons du travail en Algorithmique et combinatoire. Programmation logique et réseaux de contraintes. Optimisation. Model-checking. Inférence, apprentissage, classification, fouille de textes et extraction de connaissances. Intégration de données massives et hétérogènes. Analyse d images. Visualisation, IHM. Calcul intensif, calcul distribué.

Qui travaille sur le Vivant dans Digicosme? La quasi totalité des partenaires

Qui travaille en Biologie aux alentours? Versailles INRA CEA CNRS Gif X Paris-Sud Evry - Genopole P

Question 1 : «Quelles sont les "recettes" pour faire une recherche inter-disciplinaire fructueuse?» Des liens humains autant que scientifiques. Des collaborations «gagnant-gagnant». Des lieux de rencontre et d échange. Des appuis des tutelles (financements de projets, bourses )

Question 2 «Quelques exemples de questions en bioinformatique que l'on va attaquer en lien avec les activités du labex» Question difficile, cela foisonne! Modélisation du Vivant aux échelles de la molécule, de la cellule, de la population cellulaire. Réflexion en cours dans le cadre du projet d Institut de Modélisation du Vivant (réponse en cours à l AAP Idex)

Question 3 «Quel impact sur la formation?» et réciproquement? La Biologie ne peut plus s envisager sans modélisation formelle. Besoin de formation pour la recherche, par la recherche, «professionnalisante», aux interfaces. Un certain nombre de formations existent dans le labex et plus largement à Paris-Saclay Une opportunité pour des projets en synergie?

Informatique et Sciences du Numérique Gilles Dowek (Inria)

Une nouveauté + 2 Un enseignement de 2h hebdomadaires Depuis le mois de septembre 10 035 lycéens de Terminale S (quatre spécialités) Un programme équilibré (Langages, Informations, Machines, Algorithmes), questions de société (15 %) Des enseignants (à peu près) bien formés (i.e. bonne formation continue, mais pas (encore) de bac + 4/5 (Agrégation, CAPES,...))

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Une nouveauté + 2 Classes préparatoires (?) (Terminale + algorithmique numérique + bases de données) Terminales L et ES (?)

Les motivations Tout le monde a besoin de connaître un peu d informatique 1. Les citoyens (hadopi, cnil, gpl,...) 2. Les ingénieurs / scientifiques /... non informaticiens 3. Les informaticiens Lutter contre la désaffection des sciences et techniques Mettre l enseignement en phase avec la science et la technique contemporaines

Pourquoi Digiteo est important (dans ce processus) Organe de construction du discours public sur l informatique Classes préparatoires : aux concours

DigiCosme 13 Novembre 2012

Actualités sur l IRT Convention signée le 31 octobre 2012 Engagement sur le long terme Recherche et formation Décision de lancement de projets par SystemX Principes Ressources financés par SystemX Travaux en équipe sur un même lieu Engagement à temps plein ou partiel Embauches de doctorants et post-doctorants Recrutements et accueil de chercheurs reconnus 2

Thèmes de Recherche 2 programmes, 7 domaines de recherche 3

Thèmes de Recherche Interface naturelle DigiCosme - SystemX Data Sense Procédés de traitement de l information en connaissances, SciLex ComEx Fiabilité & résistance des SI aux pannes, bugs, intrusions, Algorithmique de stockage et de traitement dans un cadre distribué 4

Formation - Recherche Plateforme Projets de recherche Un centre de recherche avec des moyens (plateforme) facilitant l intégration et l usage de technologies dans les produits futurs Projet R&D Projet R&D Projet R&D Projet R&D Projet R&D Plateformes SystemX (moyens et équipes experts) 5

Formation Recherche Ingénierie numérique des systèmes Coopération avec Systematic sur l analyse des compétences Stages équipe projet (5 étudiants) Encadrement avec équipes des projets recherche Accès aux plateformes de SystemX Ingénierie pédagogique Prototypage d environnement de formation Séquences orientées «Systèmes» Formations pour équipe propres de SystemX Thésards et post-doctorants 6

ENGAGEMENTS DES ACTEURS CO-LOCALISATION DE TALENTS contact@irt-systemx.fr https://twitter.com/irtsystemx POUR CRÉER AU CŒUR DU CAMPUS DE PARIS-SACLAY UN INSTITUT DE RANG MONDIAL DÉDIÉ À L INGÉNIERIE NUMÉRIQUE DES SYSTÈMES 7