Simulation entre modèles de calcul naturel et modularité des réseaux d'automates

Simulation between natural computation models and automata network modularity

• Auteur / Autrice : Pacôme Perrotin
• Direction : Sylvain Sené, Kévin Perrot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 12/01/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mathématiques et Informatique de Marseille (Marseille ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d’Informatique et Systèmes (LIS) (Marseille, Toulon)
• Jury : Président / Présidente : Nicolas Schabanel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Loïc Paulevé, Enrico Formenti, Nadia Creignou
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frank Delaplace, Emmanuel Jeandel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modules, Théorie des

Automates programmables

Simulation

Mots clés libres

Simulation

Calcul naturel

Réseaux d'automates

Modules

Simulation

Natural computation

Automata networks

Modules

Résumé

Nous explorons différentes généralisations concernant les modèles de calcul naturel. La plus théorique est la notion de simulation entre modèles, pour laquelle nous décrivons une série de propositions de définition, en discutant des intérêts et des failles de chacune d’elles. Nous profitons des définitions les plus prometteuses pour élargir le propos sur les possibles conséquences de la simulation en théorie de la complexité, comme la construction de nouvelles classes de complexité en proposant la substitution de la réduction polynomiale par la simulation. Notre approche plus appliquée consiste en la généralisation des réseaux d’auto-mates sous formes de modules, qui possèdent des entrées. Ce formalisme permet d’approcher les questions de la dynamique des réseaux d’interactions sous un nouvel angle : nous explorons son utilité en tant qu’outil modulaire propre à simuler de façon flexible de nombreux objets similaires, ainsi que l’expressivité des modules acycliques. Ceux-ci permettent la caractérisation de la dynamique des réseaux d’automates sous la forme de fonctions de sortie. Cette expressivité nous autorise la description d’un processus d’optimisation de réseaux d’automates, qui réduit certains réseaux en taille tout en conservant des attracteurs équivalents.

We explore different generalisations about natural computation models. The mosttheoretical is the notion of simulation between models, for which we describe a seriesof proposed definitions, by discussing the interests and the flaws of each of them. Wetake advantage of the most promising definitions to broaden the discussion on thepossible consequences of simulation in complexity theory, such as the constructionof new complexity classes by proposing the substitution of polynomial reduction bysimulation.Our more applied approach consists in the generalisation of automata networks bymeans of modules that have inputs. This formalism makes it possible to approach thequestions of the dynamics of interaction networks from a new angle : we explore itsusefulness as a modular tool capable of flexibly simulating many similar objects, aswell as the expressiveness of acyclic modules. These allow the characterisation of thedynamics of automata networks in the form of output functions. This expressivenessallows us to describe a process for optimising automata networks that reduces certainnetworks in size while retaining equivalent attractors.