PAI Combinatorial Optimization

Lundi le 25-04-2016

Face à des choix complexes, nos machines modernes ont besoin de méthodes de calcul performantes. A la croisée des mathématiques, de l'informatique et de l'économie, le projet de recherche PAI "Combinatorial Optimization: Metaheuristics and Exact methods" s'intéresse à l'optimisation combinatoire.

Les problèmes d'optimisation combinatoire peuvent être définis par la recherche au sein d'un ensemble fini de solutions, de la meilleure d'entre elles. Ces problèmes apparaissent partout dans notre monde moderne et globalisé. Le GPS de notre voiture résout un problème d'optimisation combinatoire lorsqu'il calcule le plus court chemin jusqu'à la destination. Un système de planification de la production détermine la séquence optimale dans laquelle fabriquer les produits et assigne les lots de productions aux différentes machines. Les compagnies de transport utilisent l'optimisation combinatoire pour déterminer quel camion visite quelle client et dans quel ordre tout respectant les délais et en minimisant la consommation de fioul. Les horaires de bus et de train, les tournées de récolte des ordures et distribution de courrier sont développés en utilisant l'optimisation combinatoire, de même que les réseaux de télécommunication et de distribution pour le gaz naturel, l'eau et l'électricité. La production, la distribution, les télécommunications, la gouvernance, la gestion du trafic, la gestion environnementale, les soins de santé, la finance, il est difficile de trouver un aspect de notre économie moderne dont le design, la gestion et le contrôle ne font pas appel pour une part critique à la solution d'un ou plusieurs problèmes d'optimisation combinatoire.

Il existe un spectre assez large de méthodes de résolution de ces problèmes qui vont des algorithmes exacts à une variété d'approches heuristiques. Les méthodes exactes garantissent de terminer avec la solution finale en un temps fini, mais cette garantie a souvent un coût prohibitif en temps calcul. Les méthodes exactes sont donc généralement utilisées pour des problèmes dont la taille est relativement limitée, ou pour obtenir une caractérisation de la structure mathématique d'un problème d'optimisation. A l'autre bout du spectre, les méthodes heuristiques ne garantissent pas de trouver la solution optimale en un temps fini, mais ont plutôt comme but de trouver une bonne solution en un temps relativement court. En d'autres termes, les heuristiques sacrifient la garantie d'optimalité dans le but d'obtenir une bonne solution dans le temps limité imparti.

De nombreux problèmes d'optimisation combinatoire sont encore résolus de manière insatisfaisante à l'heure actuelle et constituent un défi pour les méthodes de résolution actuelle. La puissance de calcul énorme dont nous disposons actuellement rend potentiellement possible la résolution de problèmes impossibles à traiter dans le passé, mais cette puissance seule est rarement suffisante pour compenser la complexité et la taille de beaucoup de problèmes pratiques. Au contraire, la complexité et la taille des problèmes d'optimisation posés par les nouvelles données disponibles requièrent le développement de nouvelles méthodes qui peuvent exploiter efficacement la la puissance de calcul disponible.

Coordonné par l'ULB (Bernard Fortz, UR Graphes et optimisation mathématique, Faculté des Sciences), ce projet a pour but de combiner les avantages de deux méthodes de calculs (méthodes exactes ou méthodes métaheuristiques), avec des débouchés concernant des secteurs multiples comme ceux des transports, des télécommunications, de l'économie etc.

Les objectifs principaux du projet sont :

  • Rassembler l'expertise en optimisation combinatoire disponible en Belgique, entre les différents groupes de recherche, et créer un réseau et une masse suffisante pour attirer des scientifiques débutants et expérimentés en Belgique, et par effet levier obtenir plus des financements internationaux.

  • Former de jeunes chercheurs dans le domaine de l'optimisation combinatoire. Ces profils sont en demande constante, tant dans le milieu universitaire que privé et au niveau mondial.

  • Développer de nouveaux modèles, techniques algorithmiques et implémentations capables de résoudre des problèmes d'optimisation combinatoire de taille industrielle.

  • Développer de nouvelles collaborations internationales avec d'autres équipes dans le même domaine.

A découvrir dans la vidéo "Images de Sciences".

Nouvelle molécule dans le domaine de la catalyse

Mercredi le 20-04-2016

Une étroite collaboration entre le Massachusetts Institute of Technology (MIT) et l'ULB a permis le développement d'une nouvelle famille de molécules qui s'avère prometteuse dans le domaine de la catalyse.

Les groupes du Professeur R. R. Schrock (Prix Nobel de Chimie en 2005 et récipiendaire de la Chaire internationale Solvay de Chimie en 2014) et des Professeurs I. Jabin (Laboratoire de Chimie Organique, LCO, ULB) et G. Evano (LCO, ULB) ont préparé et caractérisé une molécule dont la structure tridimensionnelle est inspirée des sites catalytiques de métalloprotéines. Cette molécule, nommée Calix[6]AzaCryptand (CAC, en bleu sur l'image), est capable d'enfouir un ion métallique (en jaune sur l'image) comme le molybdène, le zinc ou le cuivre au sein d'une cavité qui reste cependant ouverte vers le milieu extérieur. L'ion métallique, ainsi protégé, n'est alors accessible qu'aux seules molécules pouvant pénétrer dans la cavité du CAC. Ce design moléculaire original permet d'envisager la mise au point de systèmes catalytiques efficaces dans des domaines où les enjeux sociétaux sont importants (production d'énergie notamment). C'est vers de telles applications que les travaux sont maintenant dirigés au sein des deux équipes.

L'équipe de l'ULB a synthétisé la molécule CAC en utilisant un calixarène, une famille de composés possédant une structure 3D concave et dont l'étude est l'un des axes de recherche principaux du LCO. La capacité du CAC à complexer un ion métallique a ensuite été démontrée par spectroscopie de Résonnance Magnétique Nucléaire (RMN) à l'ULB et par diffraction des rayons X au MIT. Les travaux ont été en grande partie effectués dans le cadre de la thèse de Sara Zahim (doctorante FRIA au LCO) et ont été publiés dans Organic Letters, le meilleur journal de communications en Chimie Organique.

A Calix[6]azacryptand Ligand with a Sterically Protected Tren-based Coordination Site for Metal Ions. S. Zahim, L. A. Wickramasinghe, G. Evano, I. Jabin,* R. R. Schrock,* P. Müller Org. Lett., 2016, 18, 1570-1573.

Niveau marin : les points d'ancrages comptent !

Lundi le 18-04-2016

Le niveau marin a augmenté de +/- 20 cm depuis 1900, augmentation dont un tiers est attribué actuellement aux calottes de glace en Antarctique et au Groenland. En Antarctique, la fragilisation des plateformes de glace flottante, retenant la glace posée sur le continent en amont, accélère la perte de glace.

Ces plateformes sont stabilisées par leur contact avec socle rocheux environnant, notamment par de nombreux petits "points d'ancrage". Dans un article publié dans le Journal of Glaciology, Sophie Berger et ses collègues du laboratoire de Glaciologie (Faculté des Sciences) démontrent que ces petits points d'ancrage ont un effet considérable sur la stabilité des plateformes de glace. L'équipe a étudié une structure similaire située à proximité de la station antarctique Princesse Elisabeth. En associant des données historiques des années 1960 et des observations satellitaires de haute résolution, les chercheurs ont montré que la glace se déplace très lentement sur le point d'ancrage (0,5 m/an), comparé au déplacement de la partie flottante 5 km plus à l'est (>250 m/an). Ils ont ensuite démontré que, lorsque les observations ignorent le point d'ancrage, les propriétés de la glace fournies par modélisationsont erronées.

La petite dimension de ces points d'ancrage les rend particulièrement vulnérables au réchauffement océanique : c'est donc un paramètre dont il faudra tenir compte dans les modèles futurs.

The control of an uncharted pinning point on the flow of an Antarctic ice shelf
Berger, Sophie; Favier, Lionel ; Drews, Reinhard ; Derwael, Jean-Jacques; Pattyn, Frank - Journal of Glaciology

Régulation de la chaleur chez la fourmi argentée

Lundi le 18-04-2016

La fourmi argentée Cataglyphis bombycina vit dans les déserts torrides du Sahara et de la péninsule arabique. Les ouvrières quittent le nid à la recherche de nourriture aux heures les plus chaudes de la journée, lorsque la température moyenne de l'air atteint 50°C et celle du sol 70°C. De telles conditions sont hostiles pour toute forme de vie. Une étude réalisée par Quentin Willot et Serge Aron du service Evolution biologique et Ecologie (Faculté des Sciences), en collaboration avec l'Université de Namur, a permis de mettre en évidence certains des mécanismes adaptatifs permettant aux fourmis de résister à de telles contraintes de température.

En combinant des analyses en microscopie électronique, en physique optique et en dynamique de réchauffement, leurs travaux montrent que les fourmis sont couvertes de poils dont la section est de forme triangulaire. Ces poils sont séparés de la cuticule des fourmis par une fine couche d'air. Chaque poil fonctionne alors comme un prisme triangulaire qui renvoie les rayons solaires selon un phénomène optique appelé « réflexion totale interne ». Après être entrée dans un poil, la lumière est réfléchie sur la face basale du poil de sorte que l'énergie du rayonnement solaire n'atteint pas l'insecte. Il s'agit du même phénomène optique que celui piégeant la lumière dans une fibre optique, largement utilisée dans nos télécommunications modernes.

Ce phénomène physique crée un effet miroir, à l'origine de la couleur argentée caractéristique de cette espèce de fourmis. Simultanément, il permet de limiter considérablement la surchauffe des individus exposés aux températures extrêmes de leur milieu. Pour en arriver à ces conclusions, les auteurs ont comparés la lumière réfléchie etla vitesse de réchauffement de fourmis avec poils et de fourmis sans poils (rasées). Les résultats montrent que les individus contrôles (avec poils) renvoient dix fois plus de lumière que les individus glabres. Parallèlement, l'introduction d'une microsonde dans le rectum des fourmis révèle que les individus poilus économisent un gain de température de l'ordre de 2°C lorsqu'ils sont exposés à la lumière émise par le soleil du Sahara.

Il s'agit de la première démonstration d'un processus de réflexion totale interne dans la coloration d'un animal, et d'une protection contre le rayonnement solaire de son habitat naturel. Les résultats de cette étude sont détaillés dans la revue PLOS ONE.

Willot Q, Simonis P, Vigneron J-P, Aron S (2016) Total Internal Reflection Accounts for the Bright Color of the Saharan Silver Ant. PLoS ONE 11 (4): e0152325. doi:10.1371/journal.pone.0152325.

SAMMSON : un marqueur des mélanomes

Vendredi le 15-04-2016

Un bel exemple de collaboration entre l'UGent, la VIB/KU Leuven et l'ULB a permis une percée importante dans la recherche sur le mélanome, la forme la plus agressive du cancer de la peau. L'équipe du professeur Jean-Christophe Marine (VIB/KU Leuven), en collaboration avec les équipes des professeurs Pieter Mestdagh (UGent) et Denis Lafontaine (ULB), a découvert un lien remarquable entre le mélanome et un gène atypique dénommé SAMMSON. Ce gène est en effet capital pour la croissance des ces cancers de la peau. Cette étude permettra à terme d'améliorer le diagnostic et le traitement des mélanomes. Les résultats des recherches ont été publiés dans l'éminente revue scientifique Nature.

Le gène SAMMSON fait partie de ce que l'on appelait autrefois l' « ADN poubelle » parce que n'ayant, pensait-on, aucune fonction biologique particulière. Des études récentes ont toutefois démontré que cette partie du génome produit des molécules d'ARN non codant et que ces ARNs peuvent en réalité jouer un rôle important dans des processus biologiques et des maladies tel que le cancer. C'est précisément sur ce sujet que les équipes des professeurs Marine et Mestdagh se penchent depuis quelques années.

Screenings à grande échelle

Dans le cadre d'une étude de grande envergure, le groupe du professeur Jean-Christophe Marine (VIB/KU Leuven) a collaboré avec l'équipe Pédiatrie et Génétique de l'UGent. L'objectif : découvrir le lien entre le développement du cancer de la peau et les longs ARNs non codant (lncRNA), une forme spécifique de ces ARNs si particuliers. Sous la conduite du professeur Pieter Mestdagh, l'équipe de l'UGent a montré que l'ARN SAMMSON est exprimé exclusivement dans des cultures de cellules de mélanomes.

Pieter Mestdagh (UGent) : « En mesurant l'expression de lncRNAs dans un grand nombre de cultures de cellules cancéreuses nous avons identifié un lncRNA très spécifiquement présent dans les cultures de mélanomes. De plus, ce lncRNA, baptisé SAMMSON, n'était ni présent dans les mélanocytes, les cellules pigmentaires normales de la peau, ni dans d'autres tissus normaux..»

L'équipe VIB/KU Leuven a ensuite confirmé que le gène SAMMSON était bel et bien présent dans pas moins de 90 % des mélanomes humains. Par contre il n'était pas détecté dans les lésions pigmentaires bénignes, comme les grains de beauté.

Une dépendance étonnante

Outre la présence du gène SAMMSON, les scientifiques de VIB/KULeuven ont également découvert une dépendance étonnante des cellules des mélanomes par rapport à ce gène. S'ils réduisaient la présence du gène, les cellules cancéreuses mouraient de manière rapide et massive et ce, dans chaque type de mélanome. L'équipe du professeur Marine, en collaboration avec l'équipe du professeur Denis Lafontaine (ULB), a ensuite mis à jour le mode d'action de SAMMSON. Ensemble ils ont démontré que SAMMSON est nécessaire au bon fonctionnement des mitochondries, les centrales énergétiques de la cellule.

Jean-Christophe Marine (VIB/KU Leuven) : « Le gène SAMMSON s'avère jouer un rôle important dans le fonctionnement des mitochondries. Une thérapie dans laquelle on inactiverait le gène permettrait de réduire la production d'énergie dans les cellules des mélanomes, de sorte que celles-ci finiraient par mourir. De plus, cette thérapie aurait peu de chances d'endommager les cellules saines des patients, car le gène SAMMSON n'y est pas exprimé. »

Nature 531, 518–522 (March 2016)
Melanoma addiction to the long non-coding RNA SAMMSON

Nouveau Master en Cybersécurité

Mercredi le 06-04-2016

Six établissements de l'enseignement supérieur proposent dès la rentrée prochaine un nouveau Master en Cybersécurité en codiplomation. Il s'agit d'une Première en Belgique.

Ce nouveau Master en Cybersécurité verra le jour à la rentrée prochaine. Il s'agira d'une codiplômation à six (quatre établissements d'enseignement universitaire : ULB, UCL, UNamur, École royale militaire et deux Hautes Ecoles : HEB et HELB) dont l'ULB est l'établissement référent.

« Cette nouvelle formation, souligne Yves Roggeman – professeur à la Faculté des Sciences et coordinateur du master pour l'ULB, répond à un besoin de société et vise à former des experts à même de répondre aux défis techniques, légaux et éthiques relatifs à la sécurité des systèmes informatiques et des réseaux de télécommunications. Les études de master en cybersécurité ont pour objectif principal, ajoute-t-il, de former des spécialistes de cette discipline pointue émergente. »

« Le nombre de système critiques et la quantité de données sensibles n'ont fait que croître au cours des dernières années, selon Olivier Pereira, coordinateur du master pour l'UCL. Ce nouveau Master en Cybersécurité formera des personnes qui pourront répondre aux demandes de sécurité crées par ces évolutions, pour les personnes, pour les entreprises, dans le secteur public. »

Le Master est structuré autour de quatre axes principaux : une formation multidisciplinaire, un stage en entreprise, la réalisation d'un mémoire de fin d'études et deux spécialisations présentant une finalité scientifique ou plus appliquée. Au-delà de connaissances académiques pointues, les étudiants seront également amenés à réaliser plusieurs projets collectifs. Cette pédagogie active s'appuiera sur des rapports structurés, critiques et argumentés démontrant tant la maîtrise des compétences transversales informatiques, scientifiques et managériales, que la capacité d'acquisition autonome de connaissances et de savoir-faire nécessaires dans des contextes nouveaux et évolutifs.

Les études du Master en Cybersécurité (master en 120 crédits) sont accessibles aux porteurs d'un Bachelier en informatique ou en ingénierie. De plus, vu l'objectif technique et fortement spécialisé de la formation, cette formation est particulièrement appropriée dans le cadre d'une reprise d'études ou comme spécialisation pour les étudiants déjà porteurs d'un Master en sciences informatiques ou d'un Master ingénieur civil en informatique. Dans ce cas, il est possible, dès l'admission, de valoriser jusqu'à 60 crédits. Pour les Bacheliers de type court, une admission personnalisée permettra de déterminer les valorisations ou compléments éventuels adaptés à leurs parcours.


Succès des 10km de l'ULB!

Pour sa 5e édition, les 10 Km de l'ULB ont remporté un franc succès ce dimanche 17 avril 2016.
Ce ne sont pas moins de 3000 participants qui se sont inscrits... objectif atteint !

Organisé par ULB Sports et le Cercle des Sciences, une centaine de bénévoles se sont mobilisés pour faire de cette course une réussite.

Sur le plan sportif, chez les hommes Mohamed EL KARROUI remporte la 1ère place avec un temps de 32,46 min. Chez les dames, c'est Haileselase HESERET qui s'impose en 39,17 min. Pour les équipes (5 coureurs), TRAKKS totalise un temps cumulé de 2h53 min.

En interne, les 10 km de l'ULB sont aussi l'occasion pour les cercles étudiants de participer à un challenge interfacultaire. Le Cercle de Polytechnique termine en tête avec un cumulé (5 coureurs) de 3h20 min.

Sur le plan de la recherche, les appels à projets vont être lancés par la Faculté des Sciences ; les projets retenus vous seront communiqués ultérieurement.

L'édition 2017 des 10 km de l'ULB aura lieu le dimanche 23 avril 2017 ; gageons déjà que cette édition réunisse encore plus notre communauté autour de cet événement important pour l'institution.

Toutes les photos sur www.facebook.com/10kmulb


Conférence sur le climat

Le jeudi 28 avril à partir de 18h30 se tiendra la conférence "Accord de Paris sur le climat : Quels défis pour la Belgique?" organisée parle Centre d'Etudes du Développement Durable, Institut de Gestion de l'Environnement et d'Aménagement du Territoire de l'ULB, dans le cadre du cours « Climat: sciences et politiques ».

L'adoption de l'Accord de Paris lors de la COP.21 a été largement saluée comme une étape historique dans la lutte internationale contre les changements climatiques. Son succès est toutefois conditionné à la mise en place par les gouvernements nationaux de cadres d'action qui soient à la hauteur de l'ambition affichée. Dans ce contexte, l'Union européenne et la Belgique seront rapidement amenées à rehausser leurs engagements et à poser les actes qui doivent initier la transition vers une société bas-carbone.

En quoi l'Accord de Paris se démarque-t-il des précédentes décisions prises au niveau de l'UNFCCC ? Quels en sont les principaux éléments concrets ? Comment les engagements se traduiront-ils au niveau national ? Quels sont les défis de la Belgique pour s'engager sur la voie de la transition bas-carbone ? Quelles conséquences pour notre système énergétique ? Quels défis pour nos schémas de mobilité ? Quelles initiatives doivent être prises au niveau politique pour transformer l'essai de l'Accord de Paris et amorcer véritablement le virage de la transition bas-carbone en Belgique ?

Telles sont quelques-unes des questions auxquelles tenteront de répondre les intervenants au cours de cette conférence, qui se conclura par un débat avec le public sur les conséquences de l'Accord de Paris pour la Belgique et les actions à mener au niveau politique, rehaussé par la présence des députés fédéraux Damien Thiéry et Jean-Marc Nollet ayant participé à la résolution de la Chambre fin 2015.


Mapathon: Succès inédit

Le Mapathon vient d'avoir lieu samedi sur les campus des universités belges et les organisateurs - les départements de géographie de ces universités, soutenus par les volontaires d'OpenStreetMap - affichent un grand sourire: l'opération de cartographie collective a mobilisé plus de 200 volontaires, étudiants, chercheurs, professeurs et citoyens de tous âges et tous horizons.

Les participants se sont concentrés sur la cartographie de deux régions d'Afrique.

D'abord, le Sud-Kivu sur l'île d'Idwji en RDC où sévit actuellement une épidémie de rougeole. Médecins Sans Frontières doit rapidement vacciner la population; mais faute de cartes détaillées de l'île, ils ne pouvaient pas localiser la population avec la précision nécessaire. Samedi matin, les volontaires du Mapathon ont donc cartographié quelque 23.244 bâtiments sur l'île; les cartographes expérimentés ont ensuite validé leur travail. Muni de ces informations, MSF a pu commencer les visites de vaccination dès cette semaine.

Autre pays cartographié ce samedi, notamment à l'ULB: le Swaziland où le Global Health Group de l'Université de Californie soutient le gouvernement dans son programme d'éradication de la malaria. Cette cartographie se poursuit: si vous souhaitez y participer, vous pouvez vous inscrire ici.


Exposition Biomimétisme

Le Centre de culture scientifique (CCS) de l'ULB (Charleroi) accueille jusqu'au 5 juin, à Parentville, l'exposition "Biomimétisme... quand le génie de la nature nous inspire".

En observant la nature, les scientifiques ont en effet compris qu'il était possible d'exploiter les solutions astucieuses, souvent inattendues, qui ont émergé chez les êtres vivants pour répondre efficacement, économiquement et durablement à leurs besoins. Confronté à un problème, le métier du "biomiméticien" est de chercher comment imiter les solutions qui se sont développées dans des organismes confrontés à une problématique similaire.

C'est par exemple en observant une feuille de lotus au microscope électronique que des peintures auto-nettoyantes ont pu être développées. Et le Velcro® , saviez-vous qu'il était né de l'observation de la bardane, plante dont les fruits présentent des crochets qui s'agrippent aux poils des animaux afin de favoriser leur dissémination ?

À travers cette exposition, les visiteurs pourront découvrir une grande variété de thèmes - déplacement dans un fluide, aérodynamisme, ventilation stimulée, production d'énergie, conception de matériaux, coloration sans pigment, etc. - et découvrir les solutions biomimétiques actuelles ou en cours de développement

> En pratique:
Jusqu'au 5 juin 2016
Centre de culture scientifique - ULB - Campus de Parentville
Rue de Villers 227 - 6010 Charleroi
Tél.: 071 600 300 - e-mail: ccs@ulb.ac.be

Visites guidées les premiers dimanches de chaque mois à 11h, 14h et 15h (1€/personne). Réservations au 071 600 300.

Une exposition de la Maison de la Sciences de l'ULg


Mission en Chine du Recteur

Le recteur de l'ULB a dirigé une importante mission officielle en Asie au cours de laquelle une vingtaine d'universités et d'institutions académiques ont été visitées et une quinzaine d'accords (conventions générales, conventions-cadres de cotutelles...) ont été signés.

La délégation était composée du recteur, des vice-recteurs Serge Jaumain et Jean-Michel De Waele, des doyens Muriel Moser, Gérard Degrez et François Heinderyckx, ainsi que de Vanessa Frangville (chargée de cours en Faculté de Lettres, Traduction et Communication), Yuan Feng et Jean-Louis Moortgat (Service international).

Cette troisième mission du recteur en Chine avait un triple objectif: concrétiser et approfondir les relations institutionnelles avec une série d'institutions chinoises, identifier les partenariats potentiels pour la Faculté des Sciences, l'École Polytechnique et le Master en Langue et Culture Chinoise, et discuter avec les autorités de Hanban du développement de l'Institut Confucius.

Par ailleurs, le recteur s'est également rendu à l'Université d'Hué, au Vietnam, pour signer l'accord permettant la mise en place d'un programme de master en tourisme avec la participation de professeurs de l'ULB. Cette collaboration facilitera aussi les échanges d'étudiants avec une institution réputée au Vietnam pour sa formation dans le domaine du tourisme.

Le recteur a également profité de son séjour pour rencontrer des alumni de l'ULB.

 

Clin d'oeil

A vos agendas !

  • Les activités de l'Expérimentarium de Physique