Thèse soutenue

Analyse Causale d'Ecosystèmes par dépliages

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Auteur / Autrice : Giann Karlo Aguirre-Samboní
Direction : Stefan HaarFranck Pommereau
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Informatique
Date : Soutenance le 14/12/2023
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Orsay, Essonne ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Méthodes formelles (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2021-....)
Référent : Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Informatique et sciences du numérique (2020-….)
Jury : Président / Présidente : Alain Denise
Examinateurs / Examinatrices : Madalena Chaves, Dimitri Lefebvre, Cédric Lhoussaine, Jérôme Feret
Rapporteur / Rapporteuse : Madalena Chaves, Dimitri Lefebvre

Résumé

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De nombreux problèmes de vérification des systèmes concurrents ont été traités avec succès par diverses méthodes au fil des ans, en particulier les dépliages de réseaux de Petri. Cependant, les questions de comportement et de stabilisation à long terme ont reçu relativement peu d'attention. Par exemple, les caractéristiques cruciales de la dynamique à long terme des écosystèmes, telles que les bassins d'attraction et les points de basculement, restent difficiles à identifier et à quantifier avec une bonne couverture. L'une des principales raisons en est l'accent mis, dans la modélisation écologique, sur les modèles continus, qui fournissent des simulations raffinées mais ne permettent généralement pas d'étudier la manière dont l'évolution du système serait modifiée en cas d'événements supplémentaires ou dans des situations différentes. Dans ce travail, nous visons à fournir une boîte à outils pour l'analyse et la modélisation de la dynamique des écosystèmes. Nous proposons des réseaux de Petri à réinitialisation sûre pour la modélisation, car ils ont le potentiel de donner une vue d'ensemble exhaustive des différents scénarios d'évolution possibles. Le dépliage des réseaux de Petri nous fournit les bons outils pour déterminer les trajectoires du système menant à l'effondrement et/ou à la survie, et finalement caractériser les actions ou inactions qui aident à soutenir la stabilisation de l'écosystème. Cette caractérisation de la production/consommation de jetons a été utilisée pour séparer les configurations minimalement condamnées des configurations libres, c'est-à-dire les exécutions conduisant inévitablement à l'effondrement du système même si ces exécutions ne sont pas identifiées a priori comme mauvaises et les exécutions qui maintiennent le système stable, en excluant les états mauvais ou condamnés, respectivement. Le déploiement des réseaux de réinitialisation sûrs et la partie algorithmique permettant de trouver des configurations minimalement condamnées ont été mis en œuvre avec succès dans un outil logiciel appelé Ecofolder et testés à l'aide de quelques ex- emples intrigants.