. 18 décembre 2012 à 16h salle Fergusson (RDC bâtiment 21), Supagro, 2, place Pierre Viala, Montpellier.
Dominique Bonvin (Laboratoire d’Automatique, EPFL, Lausanne, Suisse)
Title: Real-Time Optimization in the Presence of Uncertainty
Summary: This presentation discusses real-time optimization (RTO) strategies for improving process performance in the presence of uncertainty in the form of plant-model mismatch, drifts and disturbances. RTO typically uses a plant model to compute optimal inputs. In the presence of uncertainty, selected model parameters can be estimated and the updated model used for optimization. Although very intuitive, this two-step approach suffers from the fact that the model is almost invariably inadequate, which prevents from reaching the plant optimum. Other approaches have been developed in the last two decades to overcome this difficulty. Recently, a generic formalization of these ad hoc fixes has been proposed under the label modifier adaptation. The basic idea is to leave the model parameters unchanged but to use the plant measurements to “appropriately” modify the optimization problem. The modifier-adaptation approach will be presented and compared to the two-step approach, in particular with regard to model adequacy.
We will then go beyond this comparison and discuss different ways of using plant measurements for process improvement in the presence of uncertainty. There are many questions to be addressed: (i) what can be done off-line prior to process operation, and what should be performed in real time, (ii) how much of the optimization effort is model based and how much is data-driven, (iii) what to measure, what to adapt, how to adapt? We will then see that there exists another class of measurement-based optimization approaches that implement direct input adaptation. A case study will illustrate the applicability of the various approaches.
.4 décembre 2012 à 16h salle Fergusson (RDC bâtiment 21), Supagro, 2, place Pierre Viala, Montpellier.
Pierre Martinon (INRIA Saclay, COMMANDS Team, France)
Title: Bocop: Boite à outils en contrôle optimal
Summary: Depuis 2010, l’équipe COMMANDS d’Inria Saclay développe Bocop, une boîte à outils pour la résolution de problèmes de contrôle optimal. Ce logiciel open source est à destination d’utilisateurs aussi bien académiques qu’industriels. Bocop utilise une méthode “directe”: le problème de contrôle est discrétisé en temps, donnant un problème d’optimisation non linéaire. Le noyau Bocop est écrit en C/C++, et repose sur le solveur Ipopt, les dérivées étant calculées par différentiation automatique. Un effort particulier a été fait sur l’interface utilisateur: elle permet de définir le problème, construire le point initial, lancer l’optimisation, et visualiser les résulats. Bocop peut également fournir une initialisation pour une méthode indirecte (Principe de Pontryagin), via la correspondance entre multiplicateurs et états adjoints. Les fonctionnalités du logiciel seront illustrés sur une sélection de problèmes de contrôle (bio-réacteur, spatial).
. 3 décembre 2012 à 16h salle Fergusson (RDC bâtiment 21), Supagro, 2, place Pierre Viala, Montpellier.
Guillaume Beslon (INSA de Lyon, LIRIS, , INRIA Grenoble, BEAGLE Team, France) et Stephan Fischer
Title: Modélisation informatique et mathématique de l’impact des réarrangements chromosomiques sur la structure des génomes bactériens
Summary: Longtemps restés dans l’ombre des mutations ponctuelles, les réarrangements chromosomiques apparaissent de plus en plus comme un facteur déterminant de l’évolution des génomes, en particulier chez les bactéries. Pourtant, la plupart des modèles évolutifs ne permettent pas – ou mal – de les prendre en compte. Nous présenterons ici le modèle individu-centré aevol, développé par l’équipe Beagle, qui permet de simuler l’évolution de génomes sur plusieurs centaines de milliers de générations en prenant en compte l’impact des réarrangements sur la structure des génomes et sur le répertoire génique. Nous présenterons en particulier les résultats obtenus grace à aevol sur la régulation de la taille des génomes bactériens en fonction des taux de réarrangement et montrerons que cette régulation est due à un phénomène de sélection dite de “second-ordre”. Les modèles individus-centrés permettant d’approcher les phénomènes sans pour autant permettre une étude théorique poussée, nous présenterons dans un second temps une modélisation mathématique de ce mécanisme de sélection de second-ordre. Le modèle mathématique nous permet de proposer un mécanisme générique et d’en étudier précisément les conséquences sur la dynamique des génomes. Nous montrerons ainsi que les réarrangements chromosomiques induisent un phénomène d’error-threshold d’une nature différente de celui dû aux mutations ponctuelles, incluant en particulier les séquences non-codantes.
. 27 novembre 2012 à 16h, salle Fergusson (RDC bâtiment 21), Supagro, 2, place Pierre Viala, Montpellier.
Matthieu Sebbah (Equipe projet MODEMIC, INRA-INRIA, Montpellier, France)
Title: Périodicité d’équations de Kolmogrorov commandées en dimension un et optimisation d’un chemostat sous forçage périodique
Summary: Ce travail a pour point de départ l’etude faite par Akhmetzhanov et al. sur l’optimisation de la production de micro-algues. Dans celle-ci la dynamique des micro-algues est décrite àa l’aide de deux phases autonomes qui prennent en compte le facteur lumineux dans la croissance des micro-algues. Cette dynamique a également la particularité d’être de type Kolmogorov en dimension un.
Dans cette étude, nous généralisons l’existence de solutions périodiques aux équations de Kolmogorov commandées de dimension un et nous affinons un résultat concernant l’ensemble des conditions initiales admettant une solution périodique. Nous nous intéressons ensuite à un problème de commande optimale de type Lagrange ou la dynamique est de la forme Kolmogorov avec deux phases autonomes. Nous supposons dans cette étude que le lagrangien admet un unique minimum par rapport à la variable d’état qui de plus est indépendant du temps. Ces résultats permettent en particulier d’étudier un problème d’optimisation ou le système sous-jacent est un chemostat sous forcage périodique.
. 13 novembre 2012 à 14h salle Fergusson (RDC bâtiment 21), Supagro, 2, place Pierre Viala, Montpellier.
Marine Landa, Stéphane Blain, and Ingrid Obernosterer (LOMIC, Observatoire Océanologique de Banyuls sur mer, France)
Title: Phytoplankton derived dissolved organic matter affects richness and phylogenetic diversity of marine bacteria
Summary: Understanding whether the utilization of different sources of marine dissolved organic matter (DOM) is linked to the activity of specific bacterial populations remains a major challenge in aquatic microbial ecology. To address this issue we investigated how an increase in bioavailable DOM, and how two different sources of DOM affect bacterial diversity. We grew natural bacterial communities over five generation times in continuous cultures supplied with seawater alone or with seawater amended with DOM originating from the diatom Phaeodactylum tricornutum or the Cyanobacterium Synechococcus spp. Heterotrophic bacteria responded markedly to the addition of diatom-derived DOM with higher abundances and alpha– and beta– glucosidase activities as compared to the seawater cultures. By contrast, no differences in these parameters were detectable between the two sources of phytoplankton-derived DOM. Using 454 tag pyrosequencing revealed that the addition of diatom-derived DOM, and the two phytoplankton DOM sources had structuring effects on the bacterial community composition. The addition of diatom-derived DOM led to an increase in bacterial richness, particularly among rare OTUs, and an increase in phylogenetic diversity, with higher proportions of Alphaproteobacteria and Bacteroidetes compared to the bacterial community growing on seawater alone. Diatom-derived DOM hosted a bacterial community with a higher bacterial diversity than DOM from Synechococcus spp.. The Phaeodactylum DOM led to a higher number of abundant OTUs present in similar proportions, whereas the Synechococcus DOM resulted in the dominance of a few very abundant OTUs and a large number of rare OTUs. Our results demonstrate that the amount and the source of DOM shape bacterial diversity, and they further suggest a link between bacterial and substrate diversity.
. 26 juin 2012 à 16h, salle Fergusson (RDC bâtiment 21), Supagro, 2, place Pierre Viala, Montpellier.
María Evangelina Alvarez (FCEIA – UNR – CONICET, Argentina)
Title: Hamilton-Jacobi-Bellman equation for a mixed control problem coming for the natural
resources management.
Summary: In this work, we study a control problem where continuous and impulsive strategies
are permitted. We present a suitable Hamilton-Jacobi-Bellman equation that let us
characterize the value function of the problem.
Besides, we analyse an example coming from natural resources management which seems to be interesting in water management.
Speci fically, from the mathematical viewpoint, we analyse if the limit of most rapid
approach trajectories which corresponds to a certain mixed strategy is optimal.
. 5 juin 2012 à 16h, salle Fergusson (RDC bâtiment 21), Supagro, 2, place Pierre Viala, Montpellier.
Jaimé A. Moreno (UNAM, Mexico)
Title: On Some Observers with Discontinuous Injections: Properties and Some Applications
Summary: In the absence of measurement noise and persistently acting perturbations smooth observers are restricted to converge asymptotically to the true value of the state. When perturbations are present their convergence is only practical, even in the absence of noise. When only continuous injection terms are allowed, then finite time convergence can be achieved, in the absence of perturbations and noise, but only practical stability can be guaranteed in presence of persistently acting perturbations. In order to achieve finite time and exact convergence in presence of perturbations, it is necessary to use discontinuous injection terms.
In the talk some recent developments in this direction will be presented and the results will be illustrated by means of some applications. It will be also shown that by including non globally Lipschitz injection terms the convergence time of the observers can be made independent of the initial condition.
. 27 mars 2012 à 16h, salle 11/104 au Château, Supagro, 2, place Pierre Viala, Montpellier.
Guillaume Battaïa (BioEMCo, AgroParisTech)
Title: A pore scale model of Soil Organic Matter dynamics related to fungal colonization
Summary: The soil is a system of high complexity due to its structure which has implications for physical and chemical processes and microbial life. This study is an attempt to better describe and simulate the interactions between organic matter dynamics and fungal colonization known to play a crucial role for reallocation of carbon (and other elements). Data on the density of the 3D environment are obtained from computed tomography scanning performed on soil samples. Organic matter is assumed to occur initially in a particulate state (POM). As POM is exposed to enzymatic fungal activity, it decays and produces a diffusive substance representing dissolved organic carbon (DOC). DOC, available for fungal uptake, is converted into mobile internal resource that interacts both with non-insulated (tips) and insulated mycelium. Spatially, after a transient state characterized by fluctuations of the DOC amount, POM-fungi interaction results in the apparition of disperse biological hotspots.
. 7 février 2012 à 16h, salle A bàtiment 1 (administration)
Magali Ribot (Laboratoire Dieudonné, Université de Nice)
Titre: Modélisation et simulations numériques de la formation de biofilms phototrophiques
Résumé : Dans cet exposé, nous cherchons à obtenir un modèle hydrodynamique reproduisant la croissance de biofilms de cyanobactéries se développant au fond de fontaines. Un biofilm est un mélange complexe de microorganismes englobés dans une matrice extra-cellulaire et colonisant une surface. Après avoir introduit un modèle issu de la théorie des mélanges, nous présenterons des simulations numériques et les schémas numérisques utilisés pour les résoudre. Nous étudierons en particulier l’influence de la lumière, puis nous étendrons ce modèle à la modélisation de la croissance de certaines algues en Méditerranée. Ce travail a été effectué en collaboration avec F. Clarelli, C. Di Russo et R. Natalini.
. 24 janvier 2012 à 10h (Attention horaire inhabituel)
Sten Madec (IECN Nancy)
Titre: Sur un modèle de compétition pour une ressource en environnement hétérogène
Résumé : Nous considérons des modèles compétitifs dont le terme de compétition est explicité via un facteur limitant : la ressource. De tels modèles sont largement utilisés pour des systèmes microbiens ou de plancton et ont l’avantage de pouvoir être reproduits et testés en laboratoire via un bioréacteur: le chemostat. Dans un espace homogène, l’analyse mathématique, en accord avec les expériences, montre que dans de tels systèmes au plus une espèce peut survivre en temps long. Ceci est appelé “le principe d’exclusion compétitive”.
Cependant dans la nature, un grand nombre d’espèces peuvent coexister pour un peu de facteurs limitants. Une des explications à cette apparente contradiction est d’incorporer les hétérogénéités spatiales dans le modèle.
Nous étudions un modèle de réaction diffusion modélisant la compétition pour une ressource dans un environnement hétérogène. Par des méthodes d’agrégation, nous montrons que dans un milieu suffisamment bien mélangé, c’est-à-dire lorsque le taux de diffusion est suffisamment grand, le principe d’exclusion compétitive est génériquement vérifié. Nous construirons ensuite des solutions stationnaires de coexistence par des méthodes de bifurcation globales et ce pour des taux de diffusion quelconques. Cette construction conduit à considérer un sous-ensemble de l’espace des paramètres que nous appelons “domaine de coexistence”. Nous terminons par faire le lien entre les deux approches précédentes afin de comprendre plus finement comment la variation du taux de diffusion influe les phénomènes de coexistence.
