Proposition de stage


Observateurs pour des systèmes biologiques


Il existe actuellement un réel enjeu pour mieux surveiller et comprendre les systèmes biologiques. Que ce soit dans le cadre de problématiques liées à l'effet de serre, où il importe d'estimer les flux de carbone, ou bien pour le traitement de l'eau où il faut prévenir une déstabilisation du bioréacteur, une estimation de l'état du système est nécessaire. Néanmoins, il n'y a en général pas de capteur fiable capable de mesurer l'état interne d'un système biologique. Les outils de l'automatique non linéaire peuvent donc apporter une aide précieuse, par le biais des observateurs, qui ont connus récemment de nouveaux développements (observateurs à grands gains, filtre de Kalman étendu...)


Les systèmes biologiques sont modélisés mathématiquement par des systèmes dynamiques non-linéaires. Il s'agira donc, en utilisant des outils d'automatique non-linéaire, de :

- développer des d'observateurs lorsqu'une partie du modèle est mal connue ou peu fiable, comme c'est très souvent le cas en biologie. Comment gérer l'incertitude liée à la fois au modèle et aux signaux mesurés sur le système ?

- développer des estimateurs pour des fonctions mal connues de l'état (flux, vitesse de réactions...) que l'on souhaite pouvoir surveiller. Le suivi au cours du temps de ces estimations pourra être utilisé pour améliorer la connaissance phénoménologique et la modélisation du système étudié, ainsi que son contrôle.

Les développements théoriques seront étayés par des applications réelles :

1) Un dispositif expérimental (chemostats contrôlés par ordinateur) au laboratoire d'Ecologie du Plancton Marin (Villefranche, équipe Comore) permet de cultiver des algues phytoplanctoniques. Les observateurs seront utilisés pour avoir accès à divers variables physiologiques, ainsi qu'à l'estimation du carbone inorganique (CO2) incorporé par les cellules.

2) En collaboration avec le LBE (Laboratoire de Biotechnologie de l'Environnement) de l'INRA Narbonne, des observateurs seront développés pour aider à la surveillance et au diagnostic de fermenteurs anaérobies pour l'épuration de l'eau.

                                  T.S.V.P.

Le stage s'effectuera au sein du projet INRIA/CNRS COMORE (Contrôle et Modélisation de Ressources Renouvelables), qui applique des méthodes de l'automatique (modélisation, régulation, estimation, identification, contrôle optimal, théorie des jeux) et de la théorie des systèmes dynamiques aux biosystèmes (ressources renouvelables), et à leur gestion. COMORE est un projet commun INRIA Sophia-Antipolis/ CNRS, ESA 7076, Equipe Analyse et Simulation du Fonctionnement des Ecosystèmes (Station Zoologique, Villefranche sur Mer). Il est situé à l'INRIA Sophia-Antipolis, près de Nice.


Le candidat aura une bonne formation en mathématiques appliquées (systèmes dynamiques) et automatique, de préférence non-linéaire, et un intérêt pour la modélisation et l'application à des problématiques biologiques.


Ce stage peut déboucher sur une thèse.


Lieu : INRIA (Institut National de Recherche en Informatique et Automatique), situé à Sophia-Antipolis (20 km de Nice, 5 km d'Antibes).


Conditions matérielles : Restaurant INRIA, logement possible au Centre International de Valbonne.


Responsable : Jean-Luc Gouzé, Directeur de Recherche INRIA, projet COMORE (Contrôle et Modélisation de Ressources Renouvelables)

Tel: 04 92 38 78 75

Email: gouze@sophia.inria.fr

Des détails sur COMORE dans http://www.inria.fr/Equipes/COMORE-fra.html

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