Christophe Prieur : Plongée au cœur des systèmes de commande non-linéaires

Distinctions Automatique

Directeur de recherche CNRS au laboratoire Grenoble Image, Parole, Signal, Automatique (GIPSA-lab - CNRS/Université Grenoble Alpes), Christophe Prieur y étudie les systèmes dynamiques depuis une dizaine d’années. Ses travaux dans ce domaine ont débouché sur diverses applications dans le domaine de la navigation et le suivi d'objets, la dynamique des fluides ou le contrôle de la fusion nucléaire. Ses recherches les plus récentes portent sur les systèmes hybrides, le contrôle des équations aux dérivées partielles et les systèmes de commande non-linéaires. Pour ses contributions scientifiques à cette dernière thématique, Christophe Prieur a récemment été nommé Fellow de l'Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE).

De la pandémie de Covid-19 à l’écoulement de l’eau dans un canal en passant par les réseaux de neurones artificiels, notre monde foisonne de systèmes non-linéaires. C’est sans nul doute la perspective de pouvoir décrire une grande diversité de phénomènes à l’aide des mathématiques qui a incité Christophe Prieur à explorer ce domaine de recherche. Avant cela, l’ancien élève de l’École normale supérieure de Cachan soutient, en 2001, une thèse de mathématiques appliquées à l’Université Paris-Sud. Après un passage par le laboratoire Systèmes et applications des technologies de l'Information et de l'Energie de Cachan (SATIE - CNRS/Cnam/ENS Paris-Saclay/Cergy Paris Université/Université Paris-Saclay), où il est rapidement recruté comme chargé de recherche au CNRS, Christophe Prieur rejoint en 2004 le Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes (LAAS - CNRS) de Toulouse. Avec l’aide de Sophie Tarbouriech, il y développe des méthodes et des algorithmes de commande.

Six ans plus tard, le scientifique intègre le GIPSA-lab où il est promu directeur de recherche. C’est au sein du laboratoire grenoblois qu’il mène ses premiers travaux sur les systèmes dynamiques non-linéaires. La crise sanitaire liée au SARS-CoV-2 lui offre aujourd’hui l'opportunité de mettre en œuvre son savoir-faire dans ce domaine pour décrire la propagation du virus dans la population française. « Au sein du pôle automatique et diagnostique du GIPSA-lab nous avons développé un outil capable d’estimer avec précision l’évolution du nombre de personnes infectées au fil du temps à l’échelle d’un territoire, explique le chercheur. En comparant les résultats de notre modèle aux données de contamination réelles, nous sommes ainsi parvenus à décrire la dynamique de l’épidémie au niveau régional avec deux à trois semaines d’avance. »  Ces dernières années, le scientifique a également noué des partenariats industriels avec diverses entreprises françaises.

Faire émerger des solutions techniques permettant d’intégrer les outils de l'IA dans des algorithmes de commande et d’observation de systèmes dynamiques

C’est par exemple le cas de la société Sysnav spécialisée dans la conception de systèmes de navigation fonctionnant dans des environnements où les réseaux satellitaires sont inopérants comme l’intérieur des bâtiments ou les zones urbaines de forte densité. Pour pallier l'inefficacité du système GPS, Sysnav fait appel à d’autres dispositifs de mesure tels que des centrales inertielles munies d’accéléromètres et de gyroscopes et des magnétomètres qui exploitent la signature d’un déplacement via la mesure du nord magnétique. « Dans le cadre de notre collaboration avec Sysnav nous avons notamment amélioré l’algorithme développé par l’entreprise pour que celui-ci puisse résoudre des problèmes de calibrage et de navigation de leur dispositif », précise Christophe Prieur. Depuis 2019 cette collaboration se poursuit dans le cadre de la chaire AIBot (AI and dynamical systems : new paradigms for control and robots) que le chercheur supervise au sein de l’Institut multidisciplinaire en intelligence artificielle (MIAI) Grenoble Alpes. 

Dispositif expérimental porté à une jambe permettant la localisation d’un piéton à l’intérieur d’un bâtiment. © Makia Zmitri

Au travers de cette chaire centrée sur l’automatique, Christophe Prieur aborde des questions fondamentales associées aux systèmes de commande et à la robotique. Son ambition : surmonter les limites de la théorie classique du contrôle non-linéaire en intégrant l'IA à la réflexion scientifique sur cette thématique de recherche. « Ce projet vise également à faire émerger des solutions techniques permettant d’intégrer les outils de l'IA dans des algorithmes de commande et d’observation de systèmes dynamiques afin d’étendre leurs domaines d'application et leurs performances », complète le directeur de recherche au CNRS. Le projet AIBot a enfin vocation à soutenir financièrement les doctorants et post-doctorants dont les travaux s'efforcent d'établir des ponts entre les systèmes dynamiques de commande, la robotique et l'IA. Pour Christophe Prieur, qui a supervisé plus d'une vingtaine de thèses de doctorat depuis son arrivée au CNRS, l’accompagnement des nouvelles générations de chercheurs et d’ingénieurs en automatique reste essentiel : « Je n’ai jamais envisagé le métier de chercheur comme une activité solitaire car c’est au travers de l’encadrement des étudiants et des collaborations avec des collègues que l’on peut espérer approfondir ses propres connaissances », conclut-il.

Localisation d’une personne à l’aide de caméras rapides sur une plateforme expérimentale du GIPSA-lab. © Makia Zmitri

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Christophe Prieur
Directeur de recherche CNRS au GIPSA-Lab