Gestion de la complexité formelle et opérationnelle des systèmes complexes : application aux anthroposystèmes marins

Management of the formal and operational complexity of complex systems : applications to marine anthroposystems

• Auteur / Autrice : David Versmisse
• Direction : Eric Ramat, Jean-Christophe Soulié
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Littoral
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique du Littoral (Calais, Pas-de-Calais)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Équations aux différences

Étalonnage

Simulation, Méthodes de

Mots clés libres

Multi-modélisation

Equations différentielles spatialisées

Résumé

J. Von Neumann les a qualifiées de sciences du XXIe siècle, elles se retrouvent dans de nombreux domaines, et avec une place de plus en plus importante, ce sont les sciences de la complexité. L’étude des systèmes dits complexes, avec ses applications, ouvre la brèche dans l’analyse de problèmes qui étaient, jusqu’alors, hors de portée. Grâce à la multi-modélisation et à la simulation, nous pouvons aujourd’hui mener à termes « in silico » des expériences hier encore irréalisables. Cette thèse s’inscrit dans cette démarche d’actualité et propose des réponses concrètes et originales à un certain nombre de problèmes toujours ouverts dans cette thématique. Premièrement, en prenant des exemples de tels systèmes dans les modèles de pêcheries, nous avons travaillé sur l’intégration numérique d’équations différentielles spatialisées dans le contexte particulier de la multi-modélisation. Puis, nous avons proposé un outil pour le couplage d’équations aux différences, avec lequel nous avons, en partenariat principalement avec une équipe de biologistes et d’économistes du centre IFREMER de Brest, développé un modèle de la pêcherie mixte merlu-langoustine du golfe de Gascogne. Ce travail s’est inscrit dans le cadre d’un projet ANR Biodiversité. Enfin, nous avons utilisé de façon originale une variante appelée PBIL d’algorithmes à estimation de distribution afin de calibrer une série de systèmes complexes, toujours dans le domaine des pêcheries, mais en partenariat avec l’IRD de Sète.

J. Von Neumann has referred to it as “the science of the 21st century” ; it can be found in numerous fields, gaining an ever growing importance : the Complex Systems Theory. The analysis of the Complex Systems Theory and its applications makes it possible to solve problems which could not be tackled before. Thanks to multimodelling and simulations on computers, experiments can now be completed which were not realizable in the past. This thesis tries to answer some questions on the topic of complex systems. First we worked on the numerical integration of a set of partial differential equations in a multimodelling context. We tried to apply our results by taking examples of complex systems from the models of fisheries. Then we proposed a tool for the coupling of difference equations. In cooperation with a team of biologists and economists at the Brest IFREMER center, we developed a model of the mixed fishery of hake-nephrop in the Bay of Biscay using this tool. This work took place in the context of a biodiversity ANR project. Finally, we used a variant of PBIL algorithm in order to calibrate a series of complex systems, again in the field of fisheries, but in partnership with the IRD center of Sète