Graphes : la science des liens

Les graphes, qu’est-ce que c’est ?

Un graphe est une structure formelle utilisée pour représenter des relations entre différentes entités. Il est constitué d'entités appelées nœuds (ou sommets), reliées entre elles par des arcs (ou arêtes) qui représentent les liens ou interactions entre ces entités. Cette représentation est particulièrement adaptée à l'étude de réseaux de toutes sortes. Par exemple, dans un graphe représentant un réseau social, chaque nœud correspond à une personne et un arc relie deux nœuds lorsque ces personnes sont directement connectées sur le réseau. De manière similaire, en neurosciences, un graphe peut être utilisé pour modéliser le cerveau : les nœuds représentent alors des régions cérébrales, tandis que les arcs traduisent l'existence d'une connexion fonctionnelle ou structurelle entre ces régions, par exemple lorsqu'elles s'activent simultanément en réponse à un même stimulus. La modélisation par des graphes permet d'analyser l'organisation et les propriétés de réseaux complexes dans des domaines très variés.

Les graphes jouent un rôle transversal dans de nombreuses disciplines et ont un lien très fort avec l'industrie.

La théorie des graphes

La théorie des graphes est une branche des sciences informatiques étudiant les propriétés structurelles, algorithmiques et combinatoires de systèmes relationnels. Ils fournissent un cadre formel pour modéliser des systèmes relationnels complexes, des réseaux de communication aux systèmes biologiques, en passant par les données massives et les interactions sociales. 

Le focus thématique couvre autant la théorie des graphes (structures, algorithmes, complexité) que les usages en science des données, intelligence artificielle, bases de données, réseaux, cybersécurité ou bioinformatique.

Parmi les communautés de sciences informatiques concernées, on trouve notamment celles qui travaillent sur la théorie des graphes et les algorithmes associés, sur les bases de données et données massives, sur les réseaux et systèmes distribués, sur l'IA et l'apprentissage sur graphes. Ces thématiques recouvrent directement ou indirectement les périmètres de plusieurs groupements de recherche (GDR).

Les défis scientifiques à relever

Actuellement, les graphes font face à plusieurs défis scientifiques que la communauté souhaite relever :

• Les graphes massifs et dynamiques posent un défi majeur en termes de passage à l’échelle, car ils nécessitent des algorithmes distribués efficaces pour leur traitement en temps réel tout en limitant la consommation énergétique.

• La gestion de l'hétérogénéité et de l'incertitude des données dans les graphes reste un verrou clé, avec des besoins en méthodes robustes pour intégrer des sources multiples, multimodales, bruitées ou incomplètes, particulièrement en IA et apprentissage sur graphes.

• L'apprentissage profond sur graphes (Graph Neural Networks) souffre de limites en explicabilité et généralisation, rendant difficile leur déploiement dans des applications critiques comme la santé ou la cybersécurité.

• Enfin, la visualisation et l'exploration interactive de très grands graphes exigent des approches innovantes pour une compréhension humaine intuitive, au-delà des outils actuels limités par la dimensionnalité.

Nos actions

Ce focus thématique est l'occasion pour les différentes communautés scientifiques qui travaillent sur ces domaines de proposer des animations scientifiques (conférences, séminaires, ateliers). Il permet de diffuser plus largement ces connaissances, dans l'objectif de susciter et nourrir la curiosité scientifique.

Le 21 octobre 2026, une grande conférence nationale sera organisée au siège du CNRS comme point d’orgue de ce focus. Ouverte à un large public scientifique, à la presse et aux industriels, elle réunira les principaux acteurs et actrices du domaine à travers des présentations et des tables rondes. Cette journée sera suivie, le 22 octobre, d'une journée recherche qui réunira la communauté scientifique des graphes.

Les événements de la communauté scientifique

Consultez régulièrement cette rubrique pour retrouver l'ensemble des évènements organisés par la communauté scientifique sur le thème des graphes. Si vous connaissez d'autres événements scientifiques nationaux ou internationaux qui portent sur les graphes, Vous pouvez nous envoyer les informations (nom de l'événement, date, lien vers la page de l'événement et si possible résumé) à ins2i.communication@cnrs.fr afin d'enrichir cette liste.