For the next STORM seminar, Mégane Bati will be giving a presentation titled: Méthodes de Monte-Carlo pour la résolution de physiques couplées dans un espace de chemins unique : structures de données et passage à l’échelle

Abstract:

L’objectif de simuler la propagation de la lumière pour synthétiser des images physiquement réalistes, par exemple dans l’industrie du cinéma et du jeu vidéo, a produit une trentaine d’années de recherches informatiques très riches autour de la méthode de Monte-Carlo et de son passage à l’échelle, avec l’objectif de rendre les temps de calcul très peu sensibles à l’augmentation de la complexité géométrique y compris pour des scènes décrites par des milliards de primitives. L’exemple de ces travaux, fondé sur la résolution du transfert radiatif, amène ainsi les physiciens à voir leurs idées d’origine s’ouvrir à un niveau d’opérationnalité qui dessine des perspectives scientifiques d’ampleur, dépassant largement la physique du transport.

Dans cette dynamique à la frontière des deux communautés, je m’intéresse aux questions soulevées par la présence simultanée de plusieurs physiques : rayonnement, diffusion, advection fluide, électromagnétisme, spectroscopie, etc. Je reste focalisée sur la question de l’opérationnalité en me concentrant sur la question du couplage. La complexité des données visitées par les chemins couplés ouvre de nouvelles questions sur la structuration et l’accès efficace à ces données. Les procédures d’échantillonnage doivent également être requestionnées afin de garantir de bonnes propriétés de convergence pour ces nouveaux estimateurs. Finalement, ces nouveaux espaces de chemins couplés contiennent des informations détaillées sur les phénomènes physiques à l’œuvre et leurs interactions ; l’analyse de ces espaces de chemins est un enjeu fort pour gagner en compréhension des systèmes simulés. Pour préserver ce qui a fait le succès des méthodes de Monte-Carlo en transfert radiatif, il faudra parvenir à définir un espace de chemins unique pour ces systèmes couplés ; et ce y compris lorsque les couplages induisent des non linéarités.

Mon interdisciplinarité informatique / physique sera un atout conséquent pour lever ces verrous. Je pourrai en effet mobiliser d’une part mes réseaux de collaborations dans les deux disciplines, et d’autre part mes compétences acquises lors de mes expériences de recherche, notamment sur les transferts thermiques couplant linéairement conduction, convection et rayonnement infrarouge, à l’échelle d’une ville entière, incluant tous les détails en termes énergétiques de l’architecture de chacun des bâtiments [1] ; et sur le couplage non linéaire du transfert radiatif avec des modèles de spectroscopie quantique des gaz moléculaires, sur lequel j’ai travaillé dans le cadre d’un projet ANR en sciences du climat [2].

La question de l’opérationnalité (du passage à l’échelle) étant une question de recherche identifiée avec la même force dans les communautés informatique et physique, les impacts et retombées de mes recherches seront certainement immédiats et significatifs pour ces domaines, mais également au-delà étant donnée l’utilisation très répandue des méthodes de Monte-Carlo dans nombre de champs disciplinaires (génie des procédés, biologie, médecine, sciences de l’Univers…) en prise directe avec les questions actuelles de transformation de la société dans un contexte de crise environnementale et énergétique.

[1] https://dl.acm.org/doi/10.1145/3592121
[2] https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2315492121

This seminar will take place on Tuesday 23/04 at 1:45pm (13:45) in room Salle du Conseil at IRIT.