RISC-E

Modélisation expérimentale et simulation de la dynamo terrestre

Nicolas Brodu — 2011-10-03T12:11:56Z

Par Henri-Claude Nataf, Mardi 18 octobre 2011, 14:00-15:00

Après avoir partagé avec vous quelques réflexions sur ce qu'est un système complexe et sur l'interdisciplinarité, je m'attacherai à illustrer quelques avancées récentes concernant la dynamique du noyau terrestre. Je montrerai comment nous progressons dans la compréhension de ce système complexe qu'est la dynamo terrestre en associant les approches observationnelles, numériques, théoriques et expérimentales. En partant du concept théorique des ondes d'Alfvén, ces ondes qui couplent équations du mouvement et de l'électromagnétisme dans un fluide conducteur, je ferai part des efforts expérimentaux pour étudier leurs propriétés et je présenterai la découverte récente de telles ondes dans le noyau terrestre. Une découverte qui fournit un éclairage nouveau sur les mécanismes à l'origine du champ magnétique terrestre.

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The Architecture of Random Mixtures

Nicolas Brodu — 2011-09-12T09:56:38Z

Par Emmanuel Villermaux, Jeudi 20 octobre 2011, 15:45-17:15

The principles of scalar mixing in randomly stirred media are discussed, aiming at describing the overall concentration distribution of the mixture, its shape, and rate of deformation as the mixture evolves towards uniformity. We emphasize the impact of the individual trajectories of the particles, as well as the interaction rules between the particles, on the mixture evolution and fine structure. The discussion, which also suggests a new numerical method for scalar mixing, is illustrated by several experiments, both at high, and low Reynolds number.

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Turbulence et plancton

Nicolas Brodu — 2011-07-09T21:48:27Z

Par Yvan Lagadeuc, Jeudi 20 octobre 2011, 14:00-15:30

Résumé à venir

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Modélisation en biologie moléculaire : comment faire parler les données avec des approches non numériques ?

Nicolas Brodu — 2011-07-09T21:47:20Z

Par Anne Siegel, Jeudi 20 octobre 2011, 10:45-12:15

Les techniques d'observations au sein des cellules ont largement progressé ces quinze dernières années : on est maintenant capable de suivre les modifications des états de nombreuses molécules directement au sein d'une cellule. La question naturelle qui se pose est d'exploiter ces observations dans un cadre de modélisation : Peut-on prédire le comportement d'une cellule "in silico" ? Peut-on comprendre la réponse d'une cellule à un stimulus extérieur ? Peut-on utiliser ces informations pour mieux contrôler la réponse des cellules ? Nous expliquerons sur deux cas d'étude les difficultés qui se posent actuellement pour répondre à ces questions, liée à la qualité assez faible des données disponible et à leur caractère massif. En particulier, les approches numériques utilisées dans d'autres domaines sont peu utilisable ici. Pour dépasser à ces difficultés, différentes approches basées sur du raisonnement automatique et des approches multi-échelles donnent des résultats intéressants. Nous les illustrerons sur des exemples issus de la cancérologie. Plus généralement, nous discuterons de l'apport de ces approches non-numériques dans le domaine de l'écologie.

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Mécanismes de coordination des comportements constructeurs chez les insectes sociaux

Nicolas Brodu — 2011-07-09T21:46:03Z

Par Christian Jost, Jeudi 20 octobre 2011, 9:00-10:30

Résumé à venir

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Le sens du toucher : comment perçoit-on le monde en le caressant

Nicolas Brodu — 2011-07-09T21:44:14Z

Par Georges Debrégeas, Mercredi 19 octobre 2011, 20h30

Conférence grand public, lieu spécifié ultérieurement (probablement en centre ville).

Le sens du toucher nous permet de percevoir notre environnement par un contact mécanique directe, le plus souvent actif (une caresse). Il permet également de connaître à chaque instant la position et le mouvement de notre propre corps dans l'espace (proprioception). C'est la finesse de ce sens qui fait de nos mains des outils d'une précision sans équivalent dans le monde robotique. Dans cette conférence, je présenterai les principes essentiels de fonctionnement de ce système perceptif. Je décrirai les mécanorécepteurs, ces terminaisons nerveuses capables de convertir une déformation mécanique en signal nerveux. Je présenterai les processus de filtrage et de codage mis en oeuvre par le système nerveux et conduisant à une représentation tactile de l'environnement et du mouvement. Je montrerai enfin comment les propriétés physiques de l'organe tactile - la peau - déterminent pour une large part les performances de cette perception.

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Graphes, codes et cortex

Nicolas Brodu — 2011-07-09T21:39:00Z

Par Claude Berrou, Mercredi 19 octobre 2011, 15:45-17:15

Il est aujourd'hui possible de dégager de l'ensemble des connaissances acquises par les neurobiologistes un terreau minimum qui offre à la théorie de l'information (codage, communication, graphes, etc.) l'opportunité d'une contribution forte à la compréhension et à l'imitation du comportement cérébral. En particulier, les notions de codage parcimonieux (sparse coding) et de clique neurale (neural clique) qui ont été récemment mises en avant peuvent être exploitées pour construire des réseaux de neurones formels à grande diversité d'apprentissage et à forte plausibilité biologique.

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Sur les mécanismes qui sous-tendent l'émergence des fonctions cérébrales à partir de l'activité des réseaux cérébraux

Nicolas Brodu — 2011-07-09T21:36:56Z

Par Viktor Jirsa, Mercredi 19 octobre 2011, 14:00-15:30

Les fonctions cérébrales émergent de l'activité à grande échelle des réseaux cérébraux où co-existent des processus qui évoluent à différentes échelles spatio-temporelles : depuis le niveau du neurone unique (voire de la dynamique des canaux ioniques) jusqu'au comportement des primates humains et non-humains en passant par les niveaux locaux et globaux des réseaux neuronaux. Nous étudions, du point de vue des neurosciences computationnelles et à l'aide d'approches mathématiques, les mécanismes responsables de l'émergence, à un niveau donné de dynamiques pertinentes du point de vue fonctionnel ainsi que leurs relations avec les autres niveaux d'organisation. Plus spécifiquement l'immersion (du niveau macroscopique vers le niveau microscopique) et l'émergence (du niveau microscopique vers le niveau macroscopique) dans les systèmes dynamiques s'appuient sur des techniques de réduction de dimension dans l'espace défini par les variables d'état du système. Ces techniques impliquent nécessairement une séparation des échelles du système, qui dépend de la structure spatiale et temporelle des couplages (connectivité anatomique et les délais de conductivité associés) et de la dynamique intrinsèque de chaque élément du réseau. Notre objectif est de comprendre ces mécanismes qui sous-tendent l'émergence des fonctions cérébrales à partir de la dynamique non-linéaire des réseaux de neurones. D'une part, nous étudions les principes computationnels généraux d'un point de vue théorique, grâce à la modélisation mathématique, aux simulations numériques et l'analyse de données expérimentales pertinentes. En particulier, nous étudions l'organisation générale de la dynamique des réseaux de neurones du cerveau, en fonction des propriétés de connectivité et des éléments qui le compose (modèles de champs neuronaux et de populations). Un exemple spécifique inclue l'état de repos du cerveau des primates.

L'article de review joint à cette page donne plus d'informations sur certains points qui seront abordés lors de la présentation.

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Dynamique et mécanique statistique du climat

Nicolas Brodu — 2011-07-09T21:34:00Z

Par Didier Paillard, Mercredi 19 octobre 2011, 10:45-12:15

Le climat a évolué au cours du temps dans le passé et son évolution présente et future pose de nombreuses questions. Par ailleurs, le climat est souvent défini par la statistique du "temps qu'il fait". Il est donc fréquent de séparer les échelles de temps "climatiques", plus longues, sur lesquelles s'effectue l'évolution du climat, et les échelles de temps plus courtes qui n'interviennent que de façon statistique dans celui-ci. Cette séparation des échelles de temps, utile et courante en pratique, n'est cependant pas utilisée en terme de modélisation physique des différentes composantes du climat. Pour aller vers cet objectif, je présenterai donc quelques éléments pour tenter de formuler une mécanique statistique ou une "thermodynamique" de la composante rapide : l'atmosphère. En effet, d'une part la mécanique statistique appliquée aux écoulements géophysiques permet d'obtenir des résultats intéressants dans le cas de notre Planète. D'autre part, certains principes extrémaux semi-empiriques de thermodynamique hors-équilibre, comme la maximisation de la production d'entropie, semblent très prometteurs dans le cas présent. Je présenterai donc ces résultats récents et je discuterai des perspectives associées pour l'étude du climat.

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Transition vers la turbulence dans les écoulements de cisaillement : problèmes actuels

Nicolas Brodu — 2011-07-09T21:31:16Z

Par Paul Manneville, Mercredi 19 octobre 2011, 9:00-10:30

Bien que posé dès la fin du XIXème siècle, le problème de la transition vers la turbulence dans les écoulements à proximité de parois a, ces dernières années, fait l'objet d'une attention renouvelée qui a permis de grandes avancées. Génériquement, ceux-ci ne transitent que sous l'effet de perturbations finies et voient cohabiter des régions restées laminaires et des régions devenues turbulentes. Ceci est dû au fait que ces écoulements sont mécaniquement stables et que les instabilités d'origine visqueuse, potentiellement dangereuses, ne se développent éventuellement qu'à des nombres de Reynolds bien supérieurs à ceux où cette cohabitation est observée. La compréhension, encore incomplète, du phénomène met en jeu de nombreux éléments de dynamique non-linéaire en général, bifurcations sous-critiques, transitoires chaotiques, patterns, qui doivent (parfois d'emblée) être combinés à des éléments de dynamique stochastique, par opposition au cas plus simple des systèmes globalement supercritiques qui transitent par une cascade d'étapes plus accessible aux outils déterministes conventionnels. Nous évoquerons notamment les cas de l'écoulement dans un tuyau de section circulaire sous l'effet d'un gradient de pression et de l'écoulement de Couette entre deux plaques parallèles se déplaçant en sens inverse. Dans le premier, des poches de turbulence se développent et peuvent relaxer ou au contraire croître et envahir le tuyau au delà d'un nombre de Reynolds « critique » ; dans le second, des bandes obliques alternativement laminaires et turbulentes sont observées sur toute une plage de nombre de Reynolds. Nous discuterons brièvement les implications conceptuelles et pratiques des approches théoriques développées pour interpréter ces observations

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