Le groupe PHYSNUM

Un des piliers des efforts du CRM en mathématiques industrielles est le groupe PHYSNUM, dirigé par Bernard Goulard. Nous présentons ici un résumé de l'histoire et des activités du groupe.

LES ORIGINES

En septembre 1990, au Laboratoire de Physique Nucléaire (LPN) de l'Université de Montréal, Bernard Goulard, professeur au Département de physique, après une trentaine d'années d'activités en physique théorique, et Jean-Marc Lina, doctorat récent en physique théorique, rencontrent Keith Scott, doctorat en physique et président de Atlantic Nuclear Services (ANS), sise à Fredericton, compagnie de consultation pour la surveillance et le diagnostic portant sur le fonctionnement de réacteurs nucléaires. Pour demeurer compétitif, K. Scott doit se tenir à la pointe des technologies statistiques et informatiques, ce que la taille de sa compagnie ne lui permet pas. Aussi est-il en quête d'un groupe universitaire qui lui apporte l'expertise de pointe nécessaire. De leur côté, B. Goulard et J .-M. Lina ont développé, par leurs recherches théoriques et grâce à l'environnement informatique du LPN une expertise certaine dans l'utilisation de modèles physiques, des ordinateurs et des mathématiques. Les conditions d'une collaboration étaient ainsi créées et cette collaboration n'a pas cessé jusqu'à ce jour. Elle a commencé avec un partenariat université industrie subventionné par le programme de partenariat en R&D du CRSNG. Le premier projet de 3 ans (entrepris avec quelques collaborateurs universitaires) portant sur la parallélisation d'un code de thermohydraulique a notamment amené le groupe à s'intéresser aux "transformées en ondelettes". Ce domaine, sous l'impulsion de J.-M. Lina, conférera plus tard au groupe PHYSNUM une reconnaissance internationale.

Les intérêts de recherche ont rapidement évolué vers l'utilisation des Réseaux de Neurones Artificiels (RNA) dans les diagnostics pour réacteurs, ce qui a donné lieu à un second projet de partenariat portant sur les diagnostics et la surveillance à distance des réacteurs (durée de 3 ans). Cette activité revenant à un problème de traitement du signal, nous a conduits à approfondir la statistique associée aux RNAs et à appliquer les techniques mises au point (notamment nos résultats sur les ondelettes) à l'imagerie médicale (mammographie) et à l'aspect imagerie de la télédétection. Pour sa part, K Scott entreprend les démarches nécessaires en vue de l'application de ces nouvelles technologies - initialement destinées uniquement au nucléaire - à des domaines plus diversifiés (espace, environnement, imagerie). Ce qui a amené, en 1997, à la création, à Montréal, d'une filiale d'Atlantic Nuclear, ANIQ, consacrée à la R&D et dirigée par Kenneth Oxom, Ph. D., et dont les membres de PHYSNUM sont consultants. Septembre 1995 a été un mois déterminant pour le groupe PHYSNUM. L'attribution d'un prix d'excellence en partenariat innovateur, mention honorable, par le CRSNG et le Conference Board of Canada a confirmé la raison d'être de PHYSNUM. En outre, l'invitation à se joindre au CRM (Centre de recherches mathématiques) par son directeur, le professeur Luc Vinet, s'est avérée extrêmement bénéfique au développement du groupe.

LA CONSTITUTION DE L'ÉQUIPE

Les rencontres avec de jeunes théoriciens frais émoulus du doctorat constituèrent une des motivations sous-jacentes à la création de PHYSNUM. Pris au dépourvu par l'absence d'emplois disponibles à l'université et, souvent ignorés par l'industrie à cause de leur manque de connaissances directement utilisables, ces jeunes ne réalisaient pas forcément que leur expertise, acquise au cours d'activités théoriques, pouvait, moyennant un ressourcement adéquat, les rendre fort utiles pour résoudre des problèmes intéressant l'industrie. Ainsi, le groupe a offert des bourses industrielles à de jeunes chercheurs titulaires d'un doctorat dans des domaines fondamentaux. Il a ainsi développé une expérience et un savoir-faire considérables en aidant de jeunes scientifiques dont la formation n'était pas nécessairement en science appliquée àfaire la transition dans un milieu industriel. En effet, jusqu'à maintenant, tous les membres de ce groupe ont trouvé des postes dans l'industrie à la fin, et souvent avant la fin de leur engagement au groupe PHYSNUM (par exemple, à l'ANS, CAB, Lockheed Martin Electronic Systems Canada, Hydro-Québec, Caisse de Dépôts, Visual Edge). Au fil des années, le groupe a pris davantage d'étudiants de deuxième et troisième cycles, ayant un intérêt marqué pour l'aspect théorique des choses mais également conscients de la nécessité de compléter leur formation par des connaissances pratiques et utilisables en R&D. Présentement, les membres du groupe comptent, en direction et codirection, quatre étudiants à la maîtrise et trois au doctorat. Par ailleurs, le Dr Fahima Nekka, doctorat en mathématiques, professeure à la Faculté de pharmacie de l'Université de Montréal et membre du CRM, s'est associée en 1998 au groupe PHYSNUM, apportant son expertise en mathématiques des fractales et son expérience en ophtalmologie. Collaboratrice de l'équipe de recherche de l'Hôpital Sainte-Justine sur les différents aspects de la rétinopathie induite chez les prématurés, elle est en mesure d'appliquer sa connaissances des fractales à d'autres domaines apparemment différents.

L'AVENIR

Vers l'imagerie cérébrale mathématique

Depuis 1998, l'attention de l'équipe PhysNum s'est progressivement focalisé sur la méthodologie de l'imagerie cérébrale. Amorcée ans le cadre d'une collaboration avec le dr Habib Benali (INSERM) de l'équipe d'imagerie quantitative de l'hôpital Pitié-Salpêtrière (Paris), cette orientation a pris corps au cours d'études sur les problèmes de reconstruction de signaux en magnétoencéphalographie (MEG).L'équipe est maintenant intégrée parmi les composantes du RNQ (Regroupement des Neurologues du Québec) et du BIC (Brain Imaging Center), organisations ayant bénéficié récemment chacune d'une subvention FCI (Fondation Canadienne pour l'Innovation). Le rôle de PhysNum y est alors de considérer plus spécifiquement les problèmes mathématiques et statistiques en relation avec les travaux cognitifs et cliniques menés autour de la plasticité cérébrale et basés sur l'utilisation combinée de plusieurs méthodes de mesure (IRM anatomique et fonctionnelle, MEG, EEG, Imagerie optique ,etc.).