Séminaire de Recherche à l'Université Galatasaray, Département de Génie Industriel, Faculté d’Ingénierie et de Technologie : Contribution informatique en sciences pour l'environnement.
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2014 12-12-cpaoli-seminaire-genie indus-fit-gsu
1. Christophe PAOLI, MCF – HDR informatique
Contribution informatique en
sciences pour l'environnement
-
Séminaire de Recherche
-
Université Galatasaray
Département de Génie Industriel
Faculté d’Ingénierie et de Technologie
1UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
2. Sommaire
Partie 1 : Parcours professionnel
– Enseignement
– Recherche
Partie 2 : Activités de recherche
– Axe 1 : Test de systèmes électroniques
– Axe 2 : Aide à la décision
– Axe 3 : Modélisation de phénomènes
environnementaux
Partie 3 : Perspectives de recherche
16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 2
3. Partie 1 : Parcours professionnel
Enseignement
Vice-doyen relations entreprises, Innovation
Webmaster, Dématérialisation
Directeur du
département info.
ETI
GSÜ
MAE
Algorithmique, programmation, gestion de projet
Th. des
lang.
MCF Informatique / FST / UdC PP
ATER
Web sémantique, IA,
Prog. Concurrente, C2i, ISN
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
16/12/2014 3UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE
Fonctions électives
Responsable
Licence info.
Activités de consultance
4. Partie 1 : Parcours professionnel
Recherche
16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Test de systèmes
électroniques
Modélisation de phénomènes environnementaux
Aide à la décision
UMR CNRS 6134 SPE
Équipe « mod. et simulation »
UMR CNRS 6134 SPE
Équipe « EnR »
4
5. Christophe PAOLI, MCF – HDR informatique
Partie 2 : Activités de recherche
Test de systèmes électroniques, Aide à la
décision, Modélisation de phénomènes
environnementaux
16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 5
6. Partie 2 : Activités de recherche
Axe 1 : Test de systèmes électroniques
– Motivations
– Vision
– Résultats
6UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
Entrées Sorties
2001 2002 2003 2004 2005
Test de systèmes
électroniques
UMR CNRS 6134 SPE
Équipe « mod. et simulation »
VHDL
if (in_1 = ‘1’) then ….
out_2 <= ‘0’;
7. Partie 2 : Activités de recherche
Axe 1 : Test de systèmes électroniques
– Vision
• Modéliser le code VHDL
en termes de graphes
• Extraire une couverture
minimale des graphes
• Exprimer les chemins
en contraintes
• Résoudre les contraintes
et générer les stimuli et les
sorties
• Validation logicielle puis matérielle
16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 7
…
V := ‘1’
S <= V
S = ‘1’
…
8. Partie 2 : Activités de recherche
Axe 1 : Test de systèmes électroniques
– Résultats
• Implémentation d’un prototype logiciel GENESI
• 2 contrats/projets de recherche
• Publications dans des conférences internationales
16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 8
Entrées Sorties
9. Partie 2 : Activités de recherche
Axe 2 : Aide à la décision
– Motivations
– Vision
– Résultats
9UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
Aide à la décision
UMR CNRS 6134 SPE - Équipe « EnR »
10. Partie 2 : Activités de recherche
Axe 2 : Aide à la décision
– Motivations
• Recherche d’un processus d’aide à la décision efficient
lors du montage et la réalisation de projets de grande
dimension
– Centrales photovoltaïques, fermes éoliennes
• Conflits d’usage sous-estimés et manque d’acceptation
sociale
10UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
Besoin d’une approche pluridisciplinaire : EnR, Economie,
Recherche opérationnelle, Informatique
11. Partie 2 : Activités de recherche
Axe 2 : Aide à la décision
– Motivations
• Utilisation des méthodes d'Aide MultiCritère à la
Décision (AMCD)
– Recherche de solutions de compromis, satisfaisantes plutôt
qu’optimales
11UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
Critère
j1 j2 ... jn
Alternative
a1 g1(a1) g2(a1) ... gn(a1)
a2 g1(a1) g2(a2) ... gn(a1)
... ... ... ... ...
an g1(an) g2(an) ... gn(an)
Echelles de
valeurs, seuils,
pondérations.
12. Partie 2 : Activités de recherche
Axe 2 : Aide à la décision
– Motivations
• Plateforme logicielle générique d‘AMCD
– Decision Deck : http://www.decision-deck.org
• Standard informatique pour représenter les données
– XMCDA : standard de données permettant de représenter les
données d’AMCD
12UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
13. Partie 2 : Activités de recherche
Axe 2 : Aide à la décision
13UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
14. Partie 2 : Activités de recherche
Axe 2 : Aide à la décision
14UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
15. Partie 2 : Activités de recherche
Axe 2 : Aide à la décision
15UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
16. Partie 2 : Activités de recherche
Axe 2 : Aide à la décision
16UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
17. Partie 2 : Activités de recherche
Axe 2 : Aide à la décision
17UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
18. Partie 2 : Activités de recherche
Axe 2 : Aide à la décision
18UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
19. Partie 2 : Activités de recherche
Axe 2 : Aide à la décision
19UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
20. Partie 2 : Activités de recherche
Axe 2 : Aide à la décision
– Motivations
20UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
Etude des langages de représentation des connaissances
• Formaliser un processus de décision pour un agent
intelligent
• Améliorer la connaissance des données à
disposition des acteurs du processus
• Faciliter la recherche et la remontée automatique
d’information
• Illustrer la réalité de l’avènement d’une
gouvernance électronique
21. Partie 2 : Activités de recherche
Axe 2 : Aide à la décision
– Résultats
• 1 sujet de thèse en collaboration avec 1 économiste
• Prototype logiciel , Projet « Decision-Deck »
• Conférences internationales, publication dans une
revue de rang A
• Organisation des 73èmes journées de l’AMCD (Aide
MultiCritère à la Décision) couplées aux 8èmes journées
de travail du projet « Decision Deck »
– Recherche opérationnelle, Economie, Informatique
21UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
22. Partie 2 : Activités de recherche
Axe 3 : Modélisation de phénomènes
environnementaux
– Problématiques
– Motivations
– Applications et résultats
22UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Modélisation de phénomènes environnementaux
UMR CNRS 6134 SPE - Équipe « EnR »
Intelligence artificielle
23. Partie 2 : Activités de recherche
Axe 3 : Modélisation de phénomènes
environnementaux
• Cyril VOYANT : « Prédiction de séries temporelles de
rayonnement solaire global et de production d’énergie
photovoltaïque à partir de réseaux de neurones artificiels »
• Wani TAMAS : « Prévision des concentrations de polluants
atmosphériques en Corse »
• Kahina DAHMANI : « Utilisation des réseaux de neurones
artificiels pour l’estimation du potentiel solaire »
16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 23
24. Partie 2 : Activités de recherche
Axe 3 : Modélisation de phénomènes
environnementaux
– Problématiques
• Données
• Sélection de variables
• Hybridation de modèles
16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 24
26. Partie 2 : Activités de recherche
16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 26
ARIMA, ARMA
Résolution
temporelle
Résolution
spatiale
0,01 km
0,1 km
1 km
10 km
100 km
0,1 h 1 h 10 h 100 h 100 h
persistance
ANN
NWP
Global
Méso-échelle
Micro-échelle
28. Partie 2 : Activités de recherche
Axe 3 : Modélisation de phénomènes
environnementaux
– Motivations : Cyril VOYANT
• Prédiction des ressources : soleil et vent
– Gestion optimale de la transition entre énergies intermittentes
et conventionnelles
– Construire un outil de prédiction adaptable à différentes
localités et à différents horizons
– Horizons susceptibles d’intéresser un gestionnaire de réseau :
j+1, h+24, h+1 et m+5
28UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
29. Partie 2 : Activités de recherche
Axe 3 : Modélisation de phénomènes
environnementaux
– Applications et résultats : Cyril VOYANT
16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 29
Villes Base Période Variables
exogènes
(mesurées + ALADIN)
Ajaccio horaire 1971 à 1989
et 1998 à 2007
P,N,T,Ws,Wd,
PKW,RP,RH,Su
Bastia horaire 1998 à 2007 idem
Marseille horaire 1998 à 2007 idem
Montpellier horaire 1998 à 2007 idem
Nice horaire 1998 à 2007 idem
31. Partie 2 : Activités de recherche
Axe 3 : Modélisation de phénomènes
environnementaux
– Motivations : Wani TAMAS
• Prédiction de pics de pollutions
– Qualitair Corse : Association Agréée de Surveillance de la
Qualité de l‘Air (AASQA) en Corse
– Besoin d’un outil de prévision de concentration de polluants
atmosphériques adapté
– Anticiper la formation de pics de pollution et permettre
l’information des citoyens et des autorités
31UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
32. Partie 2 : Activités de recherche
16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 32
Axe 3 : Modélisation de phénomènes
environnementaux
– Applications et résultats : Wani TAMAS
Ville Stations Catégorie
Hauteur niveau
moyen de la
mer
Polluants
mesurés
Bastia
Giraud Urbain 60 m
NO2 O3 PM10
SO2
Montesoro périurbain 47 m NO2 O3 PM2.5
St Nicolas Trafic 5 m NO2 PM10
La Marana Industriel 15 m
NO2 O3 PM10
SO2
Venaco Venaco Rural 653 m
NO2 O3 PM10
PM2.5
Ajaccio
Canetto Urbain 39 m
NO2 O3 PM10
SO2
Sposata périurbain 60 m NO2 O3
Piataniccia Industriel 30 m
NO2 O3 PM10
SO2
Diamant Trafic 12 m NO2 PM10
33. Partie 2 : Activités de recherche
16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 33
Axe 3 : Modélisation de phénomènes
environnementaux
– Applications et résultats : Wani TAMAS
Cas horaire
W. Tamas et al., « Urban
ozone concentration
forecasting with artificial
neural network in Corsica »,
International Conference
EENVIRO, 2013
Résultats comparables à la littérature
34. Partie 2 : Activités de recherche
16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 34
Axe 3 : Modélisation de phénomènes
environnementaux
– Applications et résultats : Wani TAMAS
• Hybridation de modèles
– Développement de modèles partiels
par classification capturant certains
aspects du système
– Création de scenarii de prédiction à
partir de ces modèles partiels
Détection de pics
W. Tamas et al., « Combinaison of
multilayer perceptron and
clustering models for PM10, O3
and NO2 hourly concentration
forecasting improvement in high
concentration situations »,, 2015
5-Year Impact Factor: 4.275
35. Partie 2 : Activités de recherche
UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 3516/12/2014
36. Partie 2 : Activités de recherche
16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 36
Axe 3 : Modélisation de phénomènes
environnementaux
– Applications et résultats : Wani TAMAS
• Développement d’outils logiciels
– Recherche et développement
» Gestion et visualisation de données/résultats
» Expérimentations et archivage
– Application web : Aurélia BALU
» Aide au prévisionniste
37. Partie 2 : Activités de recherche
16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 37
Axe 3 : Modélisation de phénomènes
environnementaux
– Applications et résultats : Wani TAMAS
• Développement d’outils logiciels
38. Partie 2 : Activités de recherche
16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 38
Axe 3 : Modélisation de phénomènes
environnementaux
– Applications et résultats : Wani TAMAS
• Développement d’outils logiciels
39. Partie 2 : Activités de recherche
Axe 3 : Modélisation de phénomènes
environnementaux
– Motivations : Kahina DAHMANI
• Estimation du rayonnement incliné
– Complexité de développer des modèles convertissant
rayonnement solaire global horizontal en rayonnement incliné
– Causes
» Radiation réfléchie par le sol
» Partie du ciel non visible pour une surface inclinée
» Données relativement rares
39UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE16/12/2014
40. Partie 2 : Activités de recherche
Motivations
16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 40
b
Diffus réfléchi
par le sol
Diffus du ciel
inclinaison
normal
DirecteAérosols
Fins nuages
Nuages
Radiation solaire réfléchie
vers l’espace
Molécules d’air
Radiation diffuse
anisotropique
Radiation directe
PLAN HORIZONTAL PLAN INCLINE
41. Partie 2 : Activités de recherche
16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 41
Axe 3 : Modélisation de phénomènes
environnementaux
– Applications et résultats : Kahina DAHMANI
Villes Base Période Inclinaison
Vignola/Ajaccio horaire, 10 min depuis 2007 45° et 60°
Bouzareah/Alger 5 min
avril 2011
à mars 2013
36,8°
42. Partie 2 : Activités de recherche
Axe 3 : Modélisation de phénomènes
environnementaux
– Applications et résultats : Kahina DAHMANI
• Base 10 min à Vignola/Ajaccio : nRMSE ~ 9% pour la
configuration optimale.
• Base horaire à Vignola/Ajaccio : nRMSE ~ 6% pour la
configuration optimale
• Base 5 min à Bouzareah/Alger : nRMSE ~ 8% pour la
configuration optimale
16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 42
Résultats comparables à la littérature2014
2013
2013
5-Year Impact Factor: ~5
43. Christophe PAOLI, MCF – HDR informatique
Partie 3 : Perspectives de
recherche
Aide à la décision, smart grids,
prédiction
16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 43
44. Partie 3 : Perspectives de recherche
Aide à la décision
– Organiser une manifestation scientifique
• Recherche opérationnelle, Economie, Informatique
– Possibilités
• Journées de l’AMCD (Aide MultiCritère à la Décision)
– http://www.cs.put.poznan.pl/ewgmcda
– http://www.euro-online.org
• Workshop du projet « Decision Deck »
– http://www.decision-deck.org/project/
UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 4416/12/2014
45. Partie 3 : Perspectives de recherche
Aide à la décision
– Proposition de co-diplôme : Master Recherche
• M2 OSIL : Optimisation des Systèmes Industriels et
Logistiques
• Pr. Vincent MOUSSEAU
• http://www.lgi.ecp.fr/~mousseau/OSIL/pmwiki-
2.1.27/pmwiki.php/Main/HomePage
16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 45
46. Partie 3 : Perspectives de recherche
Energies Renouvelables
– Insertion de moyens de production utilisant des sources
intermittentes (aussi appelées « fatales ») pose plusieurs pbs
• pas de puissance garantie : obligation de faire appel en permanence à d’autres
moyens de production en réserve
• intermittence: obligation de compenser les variations de puissance par d’autres
centrales disposant de réserve et capables de réagir immédiatement
• sensibilité aux chutes de tension et de fréquence induisant des coupures
d’électricité et l’augmentation des incidents
• non participation à la stabilité du réseau électrique et à la qualité du courant
16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 46
Pilotage des « smart grids » ou réseaux intelligents
47. Partie 3 : Perspectives de recherche
Pilotage des « smart grids » ou réseaux
intelligents
– Etablissement d’un « benchmark »
– Hiérarchisation des différents prédicteurs
– Définition de stratégies de gestion intelligente de
l'énergie, et donc d'algorithmes, au sein des
outils de contrôle-commande
UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 4716/12/2014
Prédiction, aide à la décision, VHDL
H2020
50. Partie 3 : Perspectives de recherche
Perspectives
– Prédiction de vitesses de vent
– Impacts des polluants sur la productivité
des systèmes énergétiques solaires
– Couplage de modèles de prédiction
statistiques et modèles de chimie
transport
UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 5016/12/2014
51. Partie 3 : Perspectives de recherche
Perspectives
– Laboratoire d’aérologie (LA/OMP, CNRS / Université Paul Sabatier) et
du laboratoire Sciences pour l'environnement (SPE, CNRS / Université
de Corse)
– 1er simulateur européen de propagation à grande échelle des feux de
forêt
• http://forefire.univ-corse.fr/
16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 51
52. Partie 3 : Perspectives de recherche
16/12/2014 UdCPP/GSÜ/CNRS/MAE 52
Gilles : membre du CA puis président
Commenter les courbes d’après publi.
Benchmark sur d’autres lieux.
Pour finir et regarder l’avenir …
Moi je serai plus explicite en disant que tes trois compétences ou intérêts se rejoingne dans ce projet : Matériel (VHDL), prédiction et analyse de ST, aide à la décision...
Plus largement, les éléments de réponse apportés à la problématique de prédiction s’intègrent pleinement dans les stratégies de pilotage des "smart grids" ou réseaux intelligents, nouveau paradigme de la gestion des réseaux électriques.
En effet, une fois qu'un "benchmark" sera établi, une hiérarchisation des différents prédicteurs permettra d'envisager la définition de stratégies de gestion intelligente de l'énergie, et donc d'algorithmes, au sein des outils de contrôle-commande de plateformes telles que MYRTE et PAGLIA ORBA.
Dans cette optique, nos récents travaux à matière d'hybridation sont très encourageants.