Fondements scientifiques
Mots clés : géométrie, théorie des
invariants, géométrie algébrique effective, algorithmique des
polynômes, lien symbolique-numérique, robustesse, matrices
structurées, analyse par intervalles, implantation,
applications, robotique, théorie des mécanismes, vision
artificielle, chimie moléculaire, santé, télécommunications
.
Dans beaucoup de domaines appliqués, le traitement d'un
problème passe par des étapes de modélisation, d'analyse du
modèle et de résolution. Ainsi, la mise en équation produit
un problème mathématique, dont la résolution amène à
concevoir à la fois un algorithme puis son implantation et
son application.
Notre démarche s'attache donc à dégager, dans des domaines
où la géométrie, l'algèbre et l'algorithmique jouent un rôle
important, des méthodes reposant sur le calcul formel pour le
traitement de ces différentes étapes.
Notre démarche est ainsi motivée à la fois par des
considérations théoriques en géométrie algébrique effective,
mais aussi par leurs applications en théorie des mécanismes,
en vision artificielle, en géométrie algorithmique...
Analyser les propriétés des objets mathématiques qui
apparaissent dans ces problèmes à partir d'exemples
suffisamment génériques (par leurs occurrences pratiques et
les problèmes qu'ils illustrent), rechercher des méthodes
puissantes pour les exploiter, développer à la fois les
méthodes effectives en mathématiques et les logiciels qui les
rendent utilisables sont donc les points forts du projet.
Dans l'étape de modélisation, notre approche s'appuie sur
la théorie des invariants et le calcul formel en géométrie.
Par exemple, le formalisme de Grassmann-Cayley fournit des
outils pour analyser à la fois les correspondances dans les
images ainsi que les lieux critiques des mécanismes à
plusieurs corps.
Dans la phase d'analyse, la géométrie algébrique effective
fournit des méthodes et outils, permettant de mieux
comprendre la géométrie des solutions, leur dimension, leur
degré, ... La structure des équations et plus
particulièrement des monômes dans ces équations, soulève des
problèmes liés à la géométrie des polytopes convexes (une
autre manière de voir la programmation linéaire, entière ou
non) et conduit à des calculs sur les cônes et sous-réseaux
de Zn.
La résolution explicite des problèmes fait, quant à elle,
appel à une analyse des structures des objets manipulés
(matrice de Toeplitz, Hankel, ...) ou à des méthodes plus
numériques, comme l'analyse par intervalles. Elle soulève des
questions de complexité théorique, mais aussi de stabilité
numérique, devant prendre en compte l'incertitude sur les
données. Dans ces problèmes à la frontière entre le calcul
numérique et symbolique, les polynômes et les matrices jouent
un rôle important.