Axes thématiques et actions de recherche
Les interactions sont au cœur des préoccupations du programme qui se décline en trois axes thématiques entrelacés.
Vivant
L’axe Vivant vise à améliorer la compréhension des différentes dynamiques du vivant à toutes les échelles. Il cherche à accélérer le dialogue constant avec les sciences du vivant : la médecine, la biologie, l’agronomie, l’écologie et l’épidémiologie.
La puissance des mathématiques réside notamment dans sa capacité à travailler à différentes échelles, que ce soit au niveau cellulaire, au niveau individuel ou au niveau d’une population en intégrant des dimensions spatiales et temporelles. Les mathématiques permettent également de rationaliser des grands jeux de données.
A titre d’exemple, lors de la pandémie COVID-19, le fait de coupler des méthodes statistiques à des modèles a été utile pour aider à la prise de décision en politique de santé. Les mathématiques ont beaucoup à apporter à des fins d’aide au diagnostic, de suivi de patients ou encore à la détection précoce de maladies. D’un point de vue plus prospectif, la population humaine interagit avec une grande diversité d'espèces, mieux comprendre ces interactions permettrait d’anticiper des crises sanitaires futures.
Projets ciblés associés :
- MAMUTCELL | Mathématiques ∩ Biologie
- Mathématiques multi-échelles pour la dynamique de cellules
- IMOCEP | Mathématiques ∩ Médecine
- Innovations en modélisation de la croissance : de la cellule au développement pédiatrique
- DYLT | Mathématiques ∩ Médecine
- Influence de la dynamique des longueurs des télomères et des conditions environnementales sur les aspects biologiques et cliniques du vieillissement
- AGROSTAT | Mathématiques ∩ Biologie/Agriculture
- Statistiques pour l'évolution et la dynamique des populations et espèces d'intérêt agronomique
Environnement
L’axe Environnement vise à développer et analyser de nouveaux modèles pour les questions environnementales comme le changement climatique, l’évolution de la biodiversité et les nouvelles énergies. Il cherche à accélérer le dialogue constant avec la physique, les géosciences et l’écologie.
Les mathématiques en interaction sont fondamentales pour la modélisation du système Terre et sa compréhension de par sa capacité à mettre en équation et simuler des systèmes complexes. Elles permettent ainsi d’étudier des questions environnementales variées : le couplage océan-atmosphère, la prédiction de risques et de rupture de chaines énergétiques, l’anticipation de besoins d’énergie, la stabilité d’un écosystème ou la diffusion dans des milieux poreux.
A titre d’exemple, un des projets ciblés vise à étudier l’évolution du climat en couplant les modèles océaniques et atmosphériques. Le système climatique a été décomposé en briques afin de simplifier les simulations alors que ces briques sont interconnectées. L’objectif est donc d’aller plus loin dans la représentativité de modèles de climat et d’apporter, notamment via des modèles statistiques, des indices de fiabilité des résultats qu’ils proposent.
Projets ciblés associés :
- CLIMATHS | Mathématiques ∩ Physique
- Avancées fondamentales pour la modélisation des processus clés pour la réduction des impacts des changements climatiques
- MATHSOUT | Mathématiques ∩ Géophysique
- Mathématiques souterraines
- COMPLEXFLOWS | Mathématiques ∩ Physique
- Vers une meilleure compréhension des écoulements naturels complexes en présence de surface libre
- HYDRAUMATH | Mathématiques ∩ Géoscience
- Mathématiques pour les hydrosystèmes du littoral à l’aquifère
Société
L‘axe Société vise à proposer des approches théoriques originales sur des thèmes sociétaux. Il cherche à favoriser le dialogue avec les sciences économiques, l’agronomie et les sciences humaines et sociales (géographie, histoire, etc.). Les mathématiques en interaction peuvent être reliées à des questions sociétales et socio-économiques comme la mobilité et la circulation des biens et des savoirs, les comportements collectifs, les réseaux, la géographie et l’urbanisme.
La puissance des méthodes permet de fournir un cadre théorique pour aborder des questions diverses.
A titre d’exemple, concernant l’urbanisation résiliente et l’aménagement du territoire, la modélisation mathématique peut apporter aux pouvoirs publics un outil d'évaluation de la pertinence de projets d’aménagement en amont. Il est également possible de s’intéresser à l’intégration de nouvelles mobilités, des énergies renouvelables, tout en prenant en compte les risques émergents associés à la pollution, aux inondations, etc.
Projets ciblés associés :
Le programme comprend également trois actions transverses :
Emergence
L’action transverse Émergence vise à soutenir des projets fondamentaux à haut potentiel afin d’enrichir les trois thématiques et favoriser leurs interactions.
Il s’agit d’un dialogue permanent et à double sens entre les mathématiques et les autres sciences. En effet les mathématiques sont essentielles au traitement de problématiques issues d’autres sciences et par ailleurs, les questions fondamentales que celles-ci soulèvent nourrissent à l’inverse les mathématiques. Elles permettent ainsi le développement de nouvelles théories, apportant une meilleure compréhension des phénomènes complexes étudiés. Les progrès de la recherche fondamentale en mathématiques conditionnent les innovations futures et de rupture.
Diffusion
L’action transverse Diffusion vise à diffuser les résultats de la recherche auprès de la société.
Cette action en cours d’élaboration s’attachera à rendre accessibles des connaissances auprès de nombreux publics : le grand public, le journalisme scientifique, le milieu scolaire, les décideurs politiques, le milieu associatif et le secteur privé. Un projet de Connectivity Hub est en réflexion. Dans le cadre de la science ouverte, les travaux de recherche seront accessibles et libres de droits.
Formation
L’action transverse Formation vise à accélérer le transfert de savoirs.
Cette action est en cours d’élaboration, différentes actions sont envisagées : stage M2, stage L3 et professeurs invités.