Des projets européens dans le domaine des mathématiques font ressortir le potentiel du CER
L'activité Sciences et technologies nouvelles et émergentes (NEST) du Sixième programme-cadre (6e PC) aura préfiguré à bien des égards le Conseil européen de la recherche. Contrairement à d'autres activités du 6e PC, les priorités en matière de recherche n'y étaient pas déterminées d'emblée. Les 215 millions d'euros de budget alloués aux NEST étaient réservés à la recherche menée dans des secteurs nouveaux et émergents offrant un réel potentiel et qui transcendaient les priorités thématiques financées par ailleurs au titre du 6e PC, ou en débordaient. L'activité étant destinée à anticiper les besoins futurs, il n'est pas étonnant qu'une forte proportion des projets financés au titre des NEST puissent être assimilés à de la recherche fondamentale. Si cette dernière s'est toujours vu allouer une certaine part du financement européen émanant des programmes de recherche de la Commission, le volet NEST offrait des opportunités supplémentaires pour ces projets "à haut risque" - rôle sur le point d'échoir, de manière élargie, au Conseil européen de la recherche (CER). Certains domaines scientifiques ont déjà été, au titre des NEST, intégrés aux programmes-cadres de recherche de l'UE - domaines n'ayant pas été traités antérieurement de manière spécifique via des appels à propositions publiés dans le cadre des PC. Les mathématiques sont l'un d'entre eux. Quatre projets à dominante mathématique ont déjà reçu un financement au titre des NEST, et la diversité des questions qu'ils couvrent illustre tout l'impact que peuvent avoir les recherches menées en ce domaine. Les projets traitent des théories des champs et de modélisation mathématique, du fonctionnement d'organismes au niveau moléculaire, de l'extension de la chimie quantique à des échelles plus vastes, et de l'intégration d'approches mathématiques de problèmes scientifiques. "Lorsque des scientifiques modélisent un système, qu'il s'agisse d'une voiture, d'un ascenseur ou d'électrons, l'outil mathématique utilisé est une équation différentielle", explique Werner Seiler, de l'université d'Heidelberg - l'un des partenaires du projet GIFT (pour "Global integrability of field theories"). Les équations doivent cependant tenir compte des changements susceptibles de se produire au sein de ce système, eu égard aux relations existant entre les différents éléments. Ce défi posé aux mathématiciens depuis le début du XIXe siècle constitue l'axe central du projet GIFT. Les partenaires espèrent développer des techniques mathématiques, puis les "algorithmer", les transformer en programmes informatiques qui permettront aux ingénieurs de résoudre des problèmes. Le projet HYGEIA (''Hybrid systems for biochemical network modelling and analysis'') fera appel au savoir-faire en modélisation émanant du contrôle-conception d'ingénierie, de l'informatique de pointe et de la biologie en vue d'élaborer des systèmes hybrides sur lesquels les partenaires espèrent pouvoir s'appuyer pour réaliser des simulations informatiques de cellules entières. L'équipe examine trois systèmes biologiques: la bactérie e.coli l'ADN de levure et la duplication de cellule. Chaque système recèle une part de mystère. Par exemple, lorsque e.coli est soumise à un stress nutritionnel, elle cesse de se reproduire et hiberne jusqu'à ce qu'il y ait davantage de nourriture disponible, a déclaré à Cordis Nouvelles le coordinateur du projet, John Lygeros, de l'université de Patras (Grèce). Dans le cas de la duplication de cellules, on ignore pourquoi les deux nouvelles cellules sont tantôt identiques, tantôt différentes. Il y a prise de "décision" à un moment donné, et le consortium HYGEIA souhaite en savoir davantage sur le caractère aléatoire de ce qui se produit à ce stade. Basculant de la biologie à la chimie, le projet BIGDFT ("Density functional calculations for systems of unprecedented size on parallel computers") devrait fournir des techniques plus rapides d'extension de la chimie quantique à une échelle plus vaste, ouvrant par là même de nouvelles possibilités en nanotechnologies et dans l'industrie pharmaceutique. L'équipe examinera si l'emploi d'approches linéaires de la modélisation numérique en chimie peut s'envisager dans la théorie de la fonctionnelle de densité - l'instrument utilisé pour prévoir la géométrie des molécules. En cas de succès, le logiciel open-source qui en résultera sera capable de réaliser des calculs de structure électronique sur des systèmes de taille sans précédent, explique Thierry Deutsch, du Commissariat français à l'énergie atomique. Les travaux menés dans le cadre du projet NETIAM, enfin, étaient centrés sur l'application de modèles mathématiques à quatre thèmes bien distincts, sélectionnés en tant que secteurs offrant des opportunités de développement et d'usage des mathématiques en vue de l'instauration de nouvelles collaborations multidisciplinaires. Les domaines en question sont: - les nouveaux défis multidisciplinaires dans la modélisation de l'environnement d'entreprise; - la modélisation de la criminalité dans l'environnement social; - les défis dans la visualisation et la simulation de l'analyse et de la conception de matériaux virtuels; - la complexité au niveau moléculaire. L'application de modèles mathématiques à l'univers de l'entreprise pourrait déboucher sur la mise au point de systèmes "bureau" de gestion des risques, permettant une croissance durable et des gains de compétitivité. La modélisation de la criminalité dans l'environnement social pourrait mener à l'élaboration de modèles de comportement collectif - avec pour objectif ultime de fournir des recommandations sur les possibilités de "gouverner" ce comportement - ainsi que d'outils permettant de comprendre et de prévoir la perpétration de délits. Pour différents qu'ils soient, tous ces projets n'en ont pas moins deux points communs: il sont "à haut risque" dans la mesure où aucun résultat concret n'est garanti, et la nature multidisciplinaire de chacun implique le renversement de barrières entre différentes disciplines. "Nous voyons déjà s'engager la discussion entre des gens qui ne s'étaient auparavant jamais adressé la parole ", déclare W. Seiler, dont le projet n'a démarré qu'en janvier. J. Lygeros a lui aussi hâte d'assister au grand rendez-vous interdisciplinaire appelé à se tenir dans le cadre du projet HYGEIA. S'il est résolument "ingénierie" quant au fond, le projet possède une forte coloration "biologie": "ce sera la première fois que je m'aventurerai aussi loin de mon domaine", déclare-t-il. On espère que ces collaborations uniques en leur genre fourniront des réponses à des questions qui se posent de longue date du fait que les connaissances se trouvent partagées entre des domaines traditionnellement séparés. Et quand bien même l'objectif final de chaque projet ne serait pas atteint, plusieurs problèmes majeurs pourraient être traités de la sorte. "Rien que cela, ce sera déjà un succès", déclare W. Seiler. Il y a fort à parier que tous les participants au projet suivront de très près le débat sur le CER, où les chercheurs sont censés jouer eux-mêmes un rôle clé dans l'énonciation de l'agenda de recherche. Jusqu'à présent, il était "quasiment impossible" pour les projets mathématiques d'obtenir des financements de la part de l'UE, déclare W. Seiler. Il considère les NEST comme une "bienheureuse exception", tout en espérant qu'un nombre encore plus grand d'opportunités émaneront du CER. " Tout changement sera ici applaudi des deux mains", a-t-il déclaré.