L’ingénierie augmentée par la donnée, l’apprentissage et l’intelligence artificielle. Qui se résume par I-GAIA, les chercheurs ayant un certain goût pour les sigles un brin décalés. Ainsi sera nommé le groupement de recherche (GdR) que le CNRS envisage de créer le 1er janvier 2023, pour une durée de cinq ans. I-GAIA sera rattaché à l’Institut des sciences de l’ingénierie et des systèmes (Insis).
Ce projet a pour vocation de fédérer et d’approfondir des travaux de recherche sur un thème qui stimule les sciences de l’ingénieur ces dernières années : l’hybridation de la simulation numérique et de l’intelligence artificielle, en particulier pour la conception et le suivi en temps réel de systèmes complexes à l’œuvre dans l’automobile, l’aéronautique, l’énergie, la Smart City, etc.
Dit autrement, cette approche prône l’alliance de modèles basés sur les lois de la physique avec des modèles issus de l'apprentissage automatique (machine learning) sur des données expérimentales et/ou observées. L’IA permet de compenser les faiblesses d’un modèle purement physique, comme les méconnaissances liées à la variabilité et les besoins en puissance de calcul, en améliorant la précision et la vitesse des opérations. « L’IA joue le rôle d’enrichisseur et d’accélérateur », synthétise Francisco Chinesta.
Déjà 58 laboratoires et 700 chercheurs intéressés
Cet enseignant-chercheur au laboratoire procédés et ingénierie en mécanique et matériaux (PIMM), récompensé par la médaille d’argent du CNRS en 2019, sera le porteur du projet. « L’objectif est de créer des synergies, des frameworks (boîtes à outils logicielles, ndlr)… », indique-t-il. Il ne devrait pas chômer car l’initiative fait recette : à date, 58 laboratoires ont manifesté leur intérêt pour contribuer à ce GdR, ce qui représente un total de 700 chercheurs. Ils seront rejoints par des partenaires industriels, encore inconnus.
Les matériaux solides, la mécanique des fluides, l’électronique, la photonique ou encore les systèmes multi-physiques sont parmi les domaines de prédilection de la simulation numérique qui seront traités par I-GAIA.
La méthodologie se répartira quant à elle en trois volets et impliquera les données (quels types…), l’apprentissage (quels modèles…) et la vérification et la validation des résultats. Ce dernier point demeure une pierre d’achoppement de toute application où l’IA intervient, son fonctionnement étant parfois difficile à déchiffrer, donc à certifier. C’est aussi l’un des axes de travail de l’institut toulousain Aniti.
Plusieurs autres programmes sur l'hybridation
Illustrant l’effervescence autour de l’union entre la simulation numérique et l’IA, I-GAIA s’ajoute à une liste de programmes scientifiques qui ne fait que s’allonger. L’Institut de recherche technologique (IRT) SystemX, par exemple, a débuté il y a plus de deux ans son projet HSA, pour Hybridation Simulation Apprentissage, dans le cadre du programme IA2.
Le Cerfacs a pour sa part lancé le programme Helios et poursuit un objectif similaire pour le cas spécifique de la simulation haute fidélité. A l’échelle européenne, le centre d’excellence Research on AI and Simulation-Based Engineering at Exascale (RAISE) développe des méthodes de simulation assisté par IA, qui donneront du grain à moudre aux futurs calculateurs européens « exascale ».
