Contrôle des systèmes chaotiques

Prof. Dr. Sabine Klapp est porte-parole du Sonderforschungsbereich 910 sur le contrôle des systèmes non linéaires. Elle dirige le département de Simulation Informatique et de Théorie des Fluides Complexes à l'Institut de Physique Théorique de l'Université Technique de Berlin. (© TU Berlin/PR/Christian Kielmann) / Professeur Dr. Sabine Klapp est coordinatrice du Centre de Recherche Collaborative 910 sur le contrôle des systèmes non linéaires. Elle est également responsable de la Chaire de Simulations Informatiques et de la Théorie des Fluides Complexes à l'Université Technique de Berlin. (© TU Berlin/PR/Christian Kielmann)

Prof. Dr. Sabine Klapp et Roland Aust se réjouissent que le Centre de recherche collaborative 910 sur le contrôle des systèmes non linéaires soit à nouveau financé pour quatre années supplémentaires. La Professeure Klapp est la coordinatrice du Centre de recherche collaborative et dirige le département de Simulation informatique et de Théorie des fluides complexes à l'Institut de physique théorique de la TU Berlin. Roland Aust est le directeur général du Centre de recherche collaborative. (© TU Berlin/PR/Christian Kielmann)

Le succès est complet. Pour la troisième fois, la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) approuve le financement du Sonderforschungsbereich (SFB) 910 pour le contrôle des systèmes non linéaires à la TU Berlin. La porte-parole du Sonderforschungsbereich est la Prof. Dr. Sabine Klapp. Elle dirige le département de simulations informatiques et de théorie des fluides complexes à l’Institut de physique théorique de la TU Berlin. Au cours des quatre prochaines années, les recherches seront financées à hauteur de plus de huit millions d’euros. Ainsi, le montant total, avec lequel le Sonderforschungsbereich sera soutenu sur douze ans, dépassera 20 millions d’euros.

Sous le titre « Contrôle des systèmes non linéaires auto-organisés : méthodes théoriques et concepts d’application », des stratégies et méthodes de contrôle innovantes seront explorées. Une nouveauté au sein du Sonderforschungsbereich est notamment la création d’un collège doctoral intégré.

Axes thématiques et objectifs

Le Sonderforschungsbereich 910 s’intéresse aux systèmes dynamiques dissipatifs et non linéaires, éloignés de l’équilibre thermique. De tels systèmes sont largement répandus en physique, chimie et biologie. Cela inclut par exemple des systèmes quantiques ouverts, des fluides en mouvement et des tissus cardiaques pulsants. Une caractéristique de ces systèmes est l’auto-organisation, c’est-à-dire la formation spontanée de structures temporelles, spatiales ou spatio-temporelles. L’objectif du Sonderforschungsbereich est de générer et de contrôler de telles structures dissipatives auto-organisées, par exemple pour optimiser certaines propriétés matérielles.

Dans le cadre d’une collaboration interdisciplinaire entre mathématiciens appliqués, physiciens théoriques et neuro-informaticiens, de nouveaux concepts et méthodes de contrôle seront développés et leur application modélisée sur des systèmes innovants sélectionnés. Ces systèmes vont de la matière condensée dure à des systèmes biologiques, couvrant des échelles spatiales allant du nanomètre au micromètre et millimètre. Divers concepts de contrôle issus de la dynamique non linéaire, du contrôle du chaos, de la théorie classique du contrôle et de l’optique quantique seront combinés. Une méthode centrale du Sonderforschungsbereich 910, fondé en 2011 par le Prof. Dr. Dr. h.c. Eckehard Schöll, consiste en des boucles de rétroaction pour stabiliser des états instables. Un exemple en est le contrôle par rétroaction retardée, déjà appliqué avec succès à de nouveaux systèmes lors des deux premières périodes de financement. Les axes d’application pour la troisième période incluent le contrôle de la dynamique dans les structures quantiques nanométriques et topologiques, le contrôle des fluides complexes et actifs en non-équilibre, ainsi que la régulation de médias excitateurs comme les tissus cardiaques et les réseaux cérébraux macroscopiques.

Structure du Sonderforschungsbereich

Le Sonderforschungsbereich est divisé en deux domaines de projet : méthodes théoriques (A) et concepts d’application (B), avec au total 16 sous-projets scientifiques. La section méthodes théoriques se consacre à des recherches fondamentales sur les systèmes auto-organisés non linéaires. Grâce à sa composition interdisciplinaire, elle rassemble une expertise en physique théorique et en mathématiques. L’objectif est une compréhension fondamentale du contrôle réussi des processus auto-organisés. La section concepts d’application se concentre sur l’application des principes de contrôle développés dans la section A à des systèmes modèles innovants sélectionnés. Ces systèmes modèles proviennent de la physique, de la chimie et de la biologie. Plus précisément, il s’agit de contrôler des systèmes quantiques excités, de la matière colloïdale, des fluides complexes, des tissus cardiaques, des réseaux neuronaux, des lasers ou des oscillateurs chaotiques, et de faire évoluer ces systèmes. La dynamique de tels systèmes couvre une large gamme de phénomènes non linéaires sur différentes échelles spatiales et temporelles, qui peuvent être influencés de manière ciblée par diverses stratégies de contrôle.

Les sous-projets scientifiques seront accompagnés lors de la troisième période de financement par un collège doctoral intégré « Conception et contrôle de systèmes complexes », dirigé par le Prof. Dr. Holger Stark, le Dr. Alexander Carmele (tous deux TU Berlin) et le Prof. Dr. Alexander Mielke de l’Institut Weierstraß pour l’analyse appliquée et la stochastique (WIAS).

Soutien à la relève scientifique

Une priorité particulière du SFB est le soutien à la relève scientifique, ainsi que des mesures spécifiques pour l’égalité entre femmes et hommes dans la recherche, et pour concilier science et vie de famille. À cet effet, le Sonderforschungsbereich prévoit des mesures de soutien pour les étudiants de licence, de master, ainsi que pour les doctorants et doctorantes, et les post-doctorants.

Des mesures telles qu’un soutien financier spécifique pour les projets de jeunes chercheurs ont déjà été mises en œuvre lors des deux premières périodes de financement, offrant ainsi de nouvelles opportunités pour la relève scientifique. Par le biais de programmes de mentorat, il est également question d’encourager activement les femmes à s’engager dans les sciences naturelles. Les jeunes chercheurs et chercheuses sont intégrés dès le début dans des échanges et des programmes de coopération avec des groupes de recherche de premier plan dans le monde entier. Le nouveau collège doctoral intégré offre aux doctorants et doctorantes ainsi qu’aux boursiers du Sonderforschungsbereich un programme structuré de doctorat, afin de leur fournir les meilleures conditions pour un démarrage réussi dans leur carrière scientifique.

Partenaires de coopération de la TU Berlin (université porte-parole)

- Freie Universität Berlin,
- Institut Weierstraß pour l’analyse appliquée et la stochastique (WIAS),
- Physikalisch-Technische Bundesanstalt,
- Université d’État de Saratov (Russie)

Pour toute information complémentaire, n’hésitez pas à contacter :

Prof. Dr. Sabine Klapp
TU Berlin
Département de simulations informatiques et de théorie des fluides complexes &
Sonderforschungsbereich 910
Tél. : 030/314-23763
E-mail : klapp@physik.tu-berlin.de