Les travaux en optimisation de l'équipe Inocs remportent le prix scientifique du challenge Euro/Roadef

Martine Labbé : J’ai commencé ma carrière en 1985, lorsque j’ai obtenu une thèse de doctorat en mathématiques de l’Université libre de Bruxelles (ULB), au sein de laquelle j’ai pratiquement réalisé l’intégralité de ma carrière de chercheuse et de professeure et assumé diverses responsabilités administratives, comme celle de doyenne de la faculté. Depuis trois ans en retraite anticipée, et professeure honoraire de l’ULB, je me consacre pleinement à la recherche scientifique en continuant de collaborer avec l’équipe franco-belge Inocs, transfrontalière depuis sa création en 2015. En recherche opérationnelle, mes travaux portent plus spécifiquement sur les "problèmes de localisation" et d’"optimisation bi-niveau". L’année de mon départ en retraite, j’ai eu l’honneur de recevoir la médaille d’or de l’EURO, l’Association européenne de recherche opérationnelle* : une façon de conclure ma carrière d’enseignante-chercheuse de façon mémorable !

Diego Cattaruzza : Je suis maître de conférences à l’École centrale de Lille depuis 2015 et j’ai rejoint Inria et l’équipe Inocs en 2014 pour une année de postdoctorat avant d’obtenir le poste à l’École centrale de Lille. Depuis mes travaux de thèse, conduits à l’École des Mines de Saint-Étienne, je m’intéresse aux techniques de programmation mathématiques en optimisation et recherche opérationnelle, avec des applications aux problèmes de logistique.

Matteo Petris : Après une licence et un master en mathématiques, obtenus à l’université d’Udine (Italie), j’ai commencé par travailler à l’université de Venise sur l’amélioration d’opérations logistiques au bénéfice de l’autorité portuaire vénitienne. Doctorant en troisième année au sein de l’équipe Inocs, je continue de m’intéresser à ces problèmes, travaillant en particulier sur l’optimisation de tournées de véhicules.

D.C. : Qu’il s’agisse de définir une stratégie optimale pour exploiter au mieux une flotte de véhicules assurant des livraisons, sujet auquel se consacre Matteo, ou planifier des opérations de maintenance sur un réseau de distribution d’énergie, les problèmes d’optimisation se posent dans de nombreux secteurs économiques. Dans l'équipe Inocs, nous cherchons à développer de nouveaux modèles et techniques algorithmiques pour des problèmes à "structure complexe". Ceux-ci contiennent un grand nombre de variables et de contraintes –  ce sont des problèmes à "grande taille" – et certains de leurs paramètres, de nature imprédictible, sont modélisés comme aléatoires. De plus, nous cherchons à résoudre de façon la plus globale possible des problèmes souvent traités de façon indépendante. Par exemple, préparer un ensemble de commandes et les livrer sont deux tâches essentielles en logistique ; optimiser chacune d’elle de façon séparée ne permet peut-être pas d’optimiser globalement le processus.

M.L. : L’exemple donné par Diego en logistique est transposable dans d’autres domaines et les méthodes que nous développons pour un problème donné peuvent trouver leur application à une multitude d’autres situations, pour peu que le cadre conceptuel au travers duquel on les aborde soit similaire : c’est ce qui fait la force de nos recherches ! Par exemple, les problèmes d’optimisation bi-niveaux se posent en économie, lorsqu’il s’agit pour une entreprise de déterminer un prix de vente optimal pour un produit : ce dernier dépend de la demande des consommateurs et aussi de l’offre des entreprises concurrentes. L’optimisation doit donc prendre en compte les choix de l’entreprise concernée et ceux de ses concurrents.

M.L. : Tout à fait ! C’est même cet aller-retour permanent entre la théorie mathématique et les applications que nous réalisons sur des problèmes concrets qui nous permet de développer des méthodes génériques, applicables à de nombreux problèmes, a priori très différents.

D.C. : La collaboration avec des entreprises du secteur logistique par exemple, nous permet de tester nos approches et de les affiner en permanence !

D.C. : En effet. Le challenge est proposé par la société française de recherche opérationnelle et de l'aide à la décision (ROADEF) en collaboration avec EURO, l’association de sociétés européennes de recherche opérationnelle. Son objectif est, entre autres, de permettre aux industriels d'avoir une meilleure perception des développements récents dans ces domaines, en proposant un problème complexe, pour lesquelles des équipes universitaires proposent une réponse.

M.P. : Pour l’édition 2020, RTE, qui gère le réseau transport d’électricité français, posait un problème d’optimisation de planification de maintenance de lignes électriques. L’une des difficultés est qu’il fallait prendre en compte des données incertaines et modéliser le risque à réaliser certaines opérations…

D.C. : Avec Martine, Matteo, et nos collègues Martin Schmidt et Marius Roland, respectivement professeur et doctorant de l’université de Trèves en Allemagne, nous avons constitué l’une des 74 équipes à avoir relevé le défi. Après plusieurs phases éliminatoires, nous nous sommes qualifiés pour la finale. Nos résultats nous ont classés 7^e de la compétition… mais notre traitement du problème, étayé par des résultats théoriques, a retenu l’attention du jury qui nous a décerné le prix scientifique du challenge.

M.L. : Le challenge ROADEF/EURO est avant tout un prétexte à approfondir des connaissances, à développer de nouvelles approches. Je suis surtout ravie que le prix récompense une équipe, constituée de chercheurs jeunes et plus expérimentés, avec laquelle j’ai eu plaisir à travailler !

M.P. : J’ai contribué au challenge en développant les algorithmes d’optimisation élaborés par notre équipe. Ce travail, réalisé en marge de ma thèse, m’apporte une ouverture scientifique sur d’autres méthodes et le prix est une belle reconnaissance, surtout pour un jeune chercheur.

D.C. : La participation au challenge s’est aussi traduit par une publication scientifique, soumise à une revue internationale de référence, ce qui est une belle réalisation en soi. Nous avons d’autre part mis à disposition de la communauté scientifique les codes et les algorithmes développés. RTE pourra par exemple les tester plus en détail, voire les utiliser sur des situations réelles. Le prix a consacré la dynamique d’une équipe et nous comptons bien continuer à travailler ensemble et poursuivre nos recherches vers les mêmes objectifs applicatifs et dans le même état d’esprit…  

• Optimisation de préparation de colis : contrat de collaboration de recherche avec Jules, Inria, 6/2/2020.
• Martine Labbé, precursora de la optimización binivel (en espagnol), Universidad Miguel Hernández de Elche, 3/9/2021.
• Challenge ROADEF/EURO 2020, université de Montpellier, 11/3/2020.