Stage - Ingénieur.e Recherche – Modélisation mathématique

Sujet : Croissance, environnement, et climat : intégration de composantes climatiques et géographiques au sein du modèle WORLD3

Vous travaillerez dans l’équipe « recherche opérationnelle », au sein du département de la recherche à Vélizy. Cette équipe s’intéresse à la modélisation et à l’optimisation de processus industriels extrêmement divers.

Depuis plusieurs années, Dassault systèmes est un acteur important dans le développement de jumeaux numériques, en particulier dans le domaine du vivant. Les jumeaux numériques peuvent être de toute sorte : jumeaux numériques du cœur humain, du cerveau, du système sanguin, des hôpitaux, ou même de systèmes de santé complets. Lorsqu’ils reposent sur une modélisation mathématique, ils permettent, en intégrant dans la modélisation les connaissances humaines, de comprendre en profondeur la dynamique de fonctionnement du jumeau numérique, d’anticiper ses réactions à des perturbations, certaines pouvant être contraires à notre intuition. L’enjeu est bien évidemment de parvenir à développer un jumeau numérique dont le comportement soit proche de l’objet réel d’étude. Car alors, il devient possible non seulement de comprendre mais peut-être de prévoir, voire d’optimiser.

L’un des enjeux majeurs de notre époque est celui de l’équilibre entre les activités économiques et les contraintes environnementales et climatiques. Dans un ouvrage important intitulé « the Limits to Growth », une équipe de chercheurs a alerté dès 1972 sur l’impossibilité de maintenir une croissance économique sans frein sur le long terme. Ils ont pour cela développé un modèle mathématique prenant en compte la démographie mondiale, l’activité économique, l’agriculture, la consommation de ressources et la pollution. Ce modèle, WORLD3, a été très critiqué à sa sortie, mais des travaux récents ont confirmé à partir des données recueillies depuis lors que la trajectoire suivie depuis 1972 était très proche de certaines simulations effectuées par WORLD3, et un certain nombre d’équipes de chercheurs creusent depuis la voie ouverte par WORLD3. Toutefois, le modèle WORLD3 présente un certain nombre de défauts ou de manques. En particulier, la dimension climatique en est totalement absente. Elle fait actuellement l’objet d’études au sein de notre équipe. Il manque un autre aspect crucial, qui sera l’objet du travail proposé : le fait que les différentes régions du monde ont des dynamiques de développement différentes. C’est ce que nous nommerons l’aspect géographique du modèle. Dans le cadre des tentatives de limitation du réchauffement climatique, cette question est importante, car les différentes régions ont des objectifs différents.

Vos missions

L’objectif de ce stage est de réfléchir à l’intégration d’une composante géographique au sein du modèle WORLD3. Le travail commencera par une phase bibliographique afin d’une part de comprendre le fonctionnement du modèle WORLD3, et d’autre part d’avoir une idée des mécanismes à l’œuvre dans la mondialisation. Dans un deuxième temps, on essaiera de développer un code implémentant une description régionale, afin de l’intégrer au modèle WORLD3 dont on dispose déjà. On commencera par étudier le cas de deux zones économiques. On pourra enfin étudier le comportement du modèle en effectuant des simulations numériques.