Programme de recherche

Jumeaux structurels et dynamique des systèmes complexes

Notre programme de recherche explore une question centrale :

Existe-t-il une structure dynamique commune aux systèmes complexes, qu’ils soient techniques, organisationnels ou humains ?

Les travaux développent un cadre théorique permettant de représenter l’évolution de systèmes complexes à travers une structure dynamique universelle fondée sur quatre mécanismes fondamentaux :

- propagation

- régulation

- formation de signatures dynamiques

- reconfiguration structurelle

Ce cadre constitue la base d’une architecture de jumeau structurel appelée Symbiotic Twin, actuellement décrite dans une publication scientifique en cours d’évaluation par les pairs.

Le concept de jumeau structurel

Les jumeaux numériques traditionnels cherchent à reproduire fidèlement un système réel à travers des modèles physiques ou des données.

Le jumeau structurel adopte une approche différente.

Il ne reproduit pas uniquement les variables physiques du système, mais la structure dynamique qui organise son comportement :

- propagation des perturbations

- mécanismes de régulation

- formation de signatures collectives

- transitions structurelles

Cette représentation permet d’analyser des systèmes très différents avec un même cadre dynamique.

Dans ce cadre, l’évolution d’un système peut être décrite comme une composition d’opérateurs :

Propagation → Régulation → Signature → Reconfiguration

Cette structure permet de capturer des phénomènes tels que :

- congestion

- oscillations

- accumulation

- transitions de régime.

Un cadre transversal

L’un des objectifs du programme est de montrer que cette structure dynamique peut être utilisée dans des domaines très différents.

Les travaux explorent actuellement plusieurs champs d’application.

Industrie et infrastructures énergétiques

Dans les infrastructures énergétiques modernes (réseaux électriques, systèmes multi-énergies, micro-réseaux), les interactions entre systèmes deviennent de plus en plus complexes.

Le cadre proposé permet d’analyser :

- la propagation des perturbations dans les réseaux

- les interactions entre électricité, chaleur et stockage

- les signatures de congestion ou d’instabilité

- les mécanismes de reconfiguration du système.

Une application à un micro-réseau hybride multi-énergie est présentée dans la publication scientifique actuellement en cours d’évaluation.

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Organisations et systèmes socio-techniques

Les organisations peuvent également être étudiées comme des systèmes dynamiques caractérisés par :

- des flux d’information

- des processus de régulation

- des contraintes organisationnelles

- des transitions structurelles.

Dans ce contexte, un jumeau structurel peut être utilisé pour analyser :

- les blocages structurels

- les zones de congestion décisionnelle

- les transitions organisationnelles.

Systèmes cognitifs et humains

Les mêmes structures dynamiques peuvent apparaître dans certains systèmes cognitifs :

- propagation d’informations dans des réseaux cognitifs

- régulation attentionnelle

- émergence de signatures collectives

- transitions entre états mentaux.

Ces travaux explorent les analogies structurelles entre dynamiques techniques, organisationnelles et cognitives.

Un programme interdisciplinaire

Le programme de recherche s’inscrit à l’intersection de plusieurs disciplines :

- ingénierie des systèmes complexes

- intelligence artificielle et architectures cognitives

- mathématiques appliquées aux systèmes dynamiques

- sciences cognitives et psychologie

- robotique et systèmes autonomes.

L’objectif est de développer un cadre structurel capable de relier ces différents domaines.

Publications

Une publication scientifique présentant le cadre théorique Universal Dynamics Framework et son architecture de jumeau structurel est actuellement en cours d’évaluation par les pairs.

📄Universal Dynamics Framework: An Axiomatic Modelling Framework for Integrated Energy Systems

D’autres publications issues du programme sont actuellement en préparation dans plusieurs disciplines :

- ingénierie de l’IA

- robotique

- cognition

- mathématiques des systèmes dynamiques

- psychologie des systèmes complexes.

Travaux en cours

Les travaux actuels visent à approfondir :

- la formalisation mathématique du cadre

- les architectures computationnelles associées

- les applications dans différents types de systèmes complexes.