SyCoIA - Systèmes Complexes et Intelligence Artificielle

Dans un contexte marqué par l’accélération des transformations numériques, l’émergence de systèmes cyber-physiques complexes et la généralisation de l’intelligence artificielle dans les processus décisionnels, de nouveaux défis scientifiques se posent aux ingénieurs et chercheurs : concevoir des systèmes résilients, adaptatifs, explicables et interopérables, capables de fonctionner dans des environnements incertains tout en respectant les contraintes humaines, éthiques et réglementaires. Cette complexité appelle une approche intégrée, mêlant modélisation, simulation, ingénierie logicielle, IA de confiance et optimisation des processus. C’est dans cette perspective que s’inscrit l’unité SyCoIA, en construisant une vision scientifique articulée autour d’un manifeste fédérateur, qui structure les ambitions de l’unité en matière de recherche, d’innovation, et de partenariat socio-économique.

L’intelligence artificielle joue un rôle central dans cette transformation. Elle offre un potentiel considérable pour améliorer la planification, la supervision et l’exploitation des infrastructures complexes, en particulier celles liées à la sécurité et à la résilience. Ces systèmes sont confrontés à des défis majeurs : changement climatique, transition énergétique, vieillissement des infrastructures, digitalisation massive, montée en complexité des chaînes de valeur. Pour que l’IA soit un levier efficace, il est nécessaire de garantir sa fiabilité, sa robustesse et son explicabilité, dans des conditions opérationnelles réalistes.

Ces objectifs ne peuvent être atteints sans une ingénierie rigoureuse. Le génie logiciel fournit les fondations nécessaires à la conception de systèmes modulaires, sûrs, évolutifs et interopérables. Il permet également de formaliser et de certifier les comportements attendus des composants logiciels, sensibles au contexte en particulier ceux intégrant de l’IA. De son côté, le génie industriel apporte des méthodes et des outils pour analyser, optimiser et simuler les processus complexes, tout en tenant compte des ressources, des flux, de la qualité et de la prise de décision humaine. Il permet ainsi de créer des jumeaux numériques combinant modèles physiques, procéduraux et data-driven, essentiels pour tester et valider des architectures cyber-physiques en environnement contrôlé.Dans cette dynamique, SyCoIA s’organise autour de questions de recherche transversales qui structurent l’ensemble de ses contributions scientifiques :

• Comment concevoir et piloter des systèmes complexes capables d’apprendre, de s’adapter et de décider de manière fiable, explicable et interopérable dans des environnements dynamiques et contraints ?
• Quels cadres méthodologiques (système-logiciel), modèles théoriques/appliqués sont nécessaires pour garantir la performance, la robustesse, la traçabilité et la confiance dans ces systèmes intelligents ?

Les axes de questionnement qui irriguent les travaux de l’unité SyCoIA ont conduit à une réflexion approfondie sur leur mise en œuvre opérationnelle à travers des objets de recherche structurants. À l’intersection des compétences scientifiques mobilisées – en intelligence artificielle, en génie logiciel, en ingénierie des systèmes et en modélisation-simulation – deux objets de recherche ont été identifiés comme fédérateurs au sein de l’unité. Ils structurent la dynamique scientifique collective et permettent de croiser les approches méthodologiques avec les domaines d’application. Il s’agit :

(1) des jumeaux numériques comme artefacts d’observation, d’analyse et d’optimisation de systèmes ;
(2) des systèmes intelligents sensibles au contexte, capables d’auto-adaptation et d’interaction dynamique avec leur environnement humain, technique et informationnel.

Ces questions de recherche structurent les travaux menés au sein de l’unité. Nous avons réfléchi à la manière dont elles peuvent se concrétiser à travers des objets de recherche partagés. Au croisement des compétences et des contributions des membres de l’unité, deux objets de recherche fédérateurs ont ainsi été identifiés et seront détaillés dans les sections suivantes : Forte des compétences de ses enseignants-chercheurs en génie industriel, génie logiciel et intelligence artificielle, l’unité de recherche SyCoIA a défini un manifeste sous la forme d’un objet de recherche, d’objectifs, de compétences scientifiques mises en œuvre et de qualités à atteindre : 

Concevoir et piloter des systèmes intelligents par des approches intégrant
intelligence artificielle, ingénierie logicielle, ingénierie des systèmes, modélisation et simulation,
pour une transformation numérique
de confiance, centrée sur l'humain et adaptée aux environnements dynamiques et incertains.

Andrade-Miranda, Gustavo, Enseignant(e)-chercheur(se), voir le CV (https://cv.hal.science/gustavo-andrade-miranda)
Ben-Ammar, Oussama, Enseignant(e)-chercheur(se), voir le CV (https://cv.hal.science/oussama-ben-ammar)
Chapurlat, Vincent, Enseignant(e)-chercheur(se), HDR, voir le CV ( https://cv.hal.science/vincent-chapurlat)
Daclin, Nicolas, Enseignant(e)-chercheur(se), HDR, voir le CV (https://cv.hal.science/nicolas-daclin)
Harispe, Sébastien, Enseignant(e)-chercheur(se), HDR, voir le CV (https://cv.hal.science/sebastien-harispe)
Imoussaten, Abdelhak, Enseignant(e)-chercheur(se), HDR, voir le CV (https://cv.hal.science/abdelhak-imoussaten)
Jean, Pierre-Antoine, Ingénieur(e) de recherche
Montmain, Jacky, Enseignant(e)-chercheur(se), HDR, voir le CV (https://cv.hal.science/jacky-montmain)
Rabah-Chaniour, Souad, Enseignant(e)-chercheur(se), voir le CV (https://cv.hal.science/souad-rabah)
Ranwez, Sylvie, Enseignant(e)-chercheur(se), HDR, voir le CV (https://cv.hal.science/sylvie-ranwez)
Tchechmedjiev, Andon, Enseignant(e)-chercheur(se), voir le CV (https://cv.hal.science/andon-tchechmedjiev)
Teychene, Edith, Personnel d’appui à la recherche,
Trousset, François, Enseignant(e)-chercheur(se),
Urtado, Christelle, Enseignant(e)-chercheur(se), HDR, voir le CV (https://cv.hal.science/christelleurtado)
Vauttier, Sylvain, Enseignant(e)-chercheur(se), HDR, voir le CV (https://cv.hal.science/sylvainvauttier)
Wienin, Jean-Samuel, Enseignant(e)-chercheur(se), voir le CV (https://cv.hal.science/jean-samuel-wienin)
Zacharewicz, Grégory, Enseignant(e)-chercheur(se), HDR, voir le CV (https://cv.hal.science/gregory-zacharewicz)

• Le thème COPS s’inscrit dans les dynamiques de l’Industrie 5.0, avec un accent particulier sur les jumeaux numériques et l’optimisation des processus complexes. Porté par Gregory Zacharewicz, avec la participation de Nicolas Daclin, Vincent Chapurlat, Oussama Ben-Ammar (1/2), Jean-Samuel Wienin, Souad Rabah Chaniour et François Trousset, COPS constitue une initiative interdisciplinaire au croisement de l’ingénierie système, de l’optimisation, de l’intelligence artificielle et de la simulation distribuée.
  Ses travaux visent à répondre aux enjeux de reconfigurabilité, de traçabilité et d’autonomie dans la gestion des systèmes complexes, qu’ils soient industriels ou territoriaux. L’ambition est de renforcer l’agilité, la performance et la durabilité des organisations, en mobilisant des approches avancées telles que les jumeaux numériques augmentés par de l’IA explicable et des techniques d’optimisation robuste.

• Le thème CORTEX se concentre sur le développement d’une intelligence artificielle de confiance, robuste, explicable et centrée sur l’humain. Codirigé par Abdelhak Imoussaten et Sébastien Harispe, il associe Gustavo Andrade-Miranda, Oussama Ben-Ammar (1/2), Jacky Montmain, Sylvie Ranwez et Andon Tchechmedjiev.
  Ce collectif rassemble des expertises en apprentissage automatique, aide à la décision, IA symbolique, recherche opérationnelle et automatique. Les travaux portent notamment sur le développement de modèles robustes et adaptatifs dans des contextes marqués par l’incertitude, la dynamique et la collaboration Homme-Machine. L’objectif est de garantir la fiabilité et la transparence de l’IA dans des domaines sensibles tels que la santé ou l’industrie 5.0, en apportant les bases d’une adoption responsable et durable de l’IA.

• Le thème GLxIA explore les interactions entre le génie logiciel et l’intelligence artificielle, et s’intéresse à la manière dont ces deux domaines s’enrichissent mutuellement. Porté par Christelle Urtado et Sylvain Vauttier, il se consacre à analyser l’impact de l’IA sur les méthodes et outils d’ingénierie logicielle, ainsi que sur les architectures, composants et fonctionnalités logicielles.
  GLxIA se distingue par une approche double : étudier d’une part les logiciels intégrant des modèles d’IA, et d’autre part les méthodes d’ingénierie logicielle mobilisant l’IA pour améliorer la qualité, la robustesse et l’efficacité des processus de développement. Il met ainsi en lumière les enjeux scientifiques et industriels liés à la fiabilité des logiciels d’IA et à la transformation de l’ingénierie logicielle par l’IA.

Porté par l’Institut Mines-Télécom. Ce projet stratégique vise à diversifier et massifier l’offre de formation en IA et science des données au sein des écoles d’ingénieurs et de management du groupe IMT (dont IMT Mines Alès), ainsi que chez ses partenaires académiques (ESIGELEC, UTT, CMQEs). MACMIA construit un continuum de formation initiale et continue, allant de la sensibilisation dès Bac-3 jusqu’au doctorat, pour former des techniciens, ingénieurs et managers à double compétence, à l’interface entre IA et industrie du futur, IA et santé, IA embarquée et mobilité intelligente, ou encore IA et distribution. Ce projet place l’humain au cœur de la transformation numérique, en s’appuyant sur une approche transdisciplinaire et sur la formation de nouveaux profils hybrides, notamment les ingénieurs cogniticiens.

https://www.imt.fr/projet-macmia/

Ce projet européen développe des solutions pour renforcer la résilience des petites exploitations agricoles face aux crises. Il intègre des technologies comme la blockchain, l’IA, le jumeau numérique pour la modélisation et la simulation de processus, la recherche opérationnelle et des plateformes numériques pour améliorer la traçabilité, l’accès au marché et la gestion des ressources.

https://smallders.com/fr/

Le projet ENFIELD fait partie des grands « AI Lighthouses » européens visant à développer une intelligence artificielle de confiance, sûre et compétitive. IMT Mines Alès y contribue à travers deux axes de recherche. Tout d’abord, l’IA adaptative : conception de systèmes capables de s’ajuster dynamiquement aux contextes changeants grâce à l’apprentissage et au raisonnement hybride. Ensuite, l’IA centrée sur l’humain : développement de méthodes favorisant l’explicabilité, la transparence et la confiance des utilisateurs. Ce projet combine excellence scientifique et enjeux sociétaux pour renforcer la souveraineté européenne en IA.

https://enfield-project.eu/

La chaire CIMES (Critical Infrastructures Model based system Engineering and early verification and validation by Simulation) a été initiée pour assurer la continuité avec la Chaire CIME sur 6 années supplémentaires, toujours en collaboration avec le groupe ASSYSTEM Engineering and Operation Services, IMT Mines Alès et la Fondation Mines-Alès sous égide de la fondation Mines-Télécom. Cette prolongation et ce travail continu de collaboration marque profondément la confiance et l’intérêt d’ASSYSTEM pour financer trois thèses, des stages et un post-doc.

https://www.linkedin.com/showcase/chaire-industrielle-cime/

Vise les jumeaux numériques de systèmes industriels et leur organisation. Elle a été lancée le 20 septembre 2023 pour trois ans renouvelables sous l’égide de la Fondation Mines-Télécom. Cette chaire implique trois écoles de l’IMT : IMT Mines Alès, IMT Mines Albi et Mines Saint-Etienne ainsi que trois industriels : Siemens Digital Industries Software, la Société INOPROD et les Laboratoires Pierre Fabre, tous trois ayant des rôles et des intérêts respectifs quant à la conception, le déploiement et l’utilisation de Jumeaux Numériques. L’objectif de cette Chaire est de concevoir (construire et exécuter) plus rapidement un jumeau numérique responsable, i.e. économe en énergie et en ressources informatiques, et durable, i.e. maintenable dans le temps en utilisant moins de ressources et nécessitant moins d’efforts. Trois thèses ont d’ores et déjà été lancées à raison d’une par école impliquée. ISOAR travaille au développement d’une méthode d’Ingénierie et de maintenance en conditions opérationnelles de Jumeaux Numériques basée sur une approche croisant Modèles, Données, Patrons et Capabilités selon les usages visés.

https://digitaltwins.wp.imt.fr/

• Jacob Nimishingha AMAKAMA. Conception et mise en œuvre d'une solution interopérable d'un hôpital de campagne mobile dédié à l'industrie pétrolière et gazière. Sous la direction de Gilles Dusserre et Axelle Cadière. Accéder à la thèse : https://theses.fr/2024EMAL0003
• Nanlock Henry NIMLANG. Modélisation et prévision du risque de maladie à l'aide de la télédétection et du SIG : Application aux cas de paludisme au Nigeria. Sous la direction de Gilles Dusserre et Sandrine Bayle. Accéder à la thèse : https://theses.fr/2024EMAL0004
• Mouna EL ALAOUI. Définition d'un mode d'analyse et d'une méthodologie outillée de modélisation de la gestion des données / informations / connaissances. Sous la direction de Vincent Chapurlat et Souad Rabat Chaniour. Accéder à la thèse : https://theses.fr/2024EMAL0007
• Mariane EL KASSIS. Transformation des modèles BPMN enrichis avec des paramètres BPSim vers DEVS : Une approche incrémentale pour améliorer les processus métier par la simulation. Sous la direction de Nicolas Daclin et Gregory Zacharewicz. Accéder à la thèse :  https://theses.fr/s306770
• Charbel KADY. Gestion de la Continuité et de l’Intégrité des Processus Métiers à l’aide de Corrections Basées sur des Patterns. Sous la direction de Gregory Zacharewicz et Nicolas Daclin. Accéder à la thèse :  https://theses.fr/2024EMAL0014
• Tessa BONINCONTRO. Construire l'habitabilité des territoires post-miniers cévenols, entre visibilisation et invisibilisation des perturbations post-minières. Sous la direction de Pierre-Michel Riccio et Sylvia Becerra. Accéder à la thèse : https://theses.fr/2024EMAL0017
• Karim RADOUANE. Mécanisme d’attention pour le sous-titrage du mouvement humain : Vers une segmentation sémantique et analyse du mouvement interprétables. Sous la direction de Sylvie Ranwez. Accéder à la thèse : https://theses.fr/2024EMAL0002
• Rayane ELIMAM. Apprentissage automatique pour la prédiction de performances : du sport à la santé. Sous la direction de Jacky Montmain et Stéphane Perrey. Accéder à la thèse : https://theses.fr/2024EMAL0005

• AJRA Zaineb. Modèles neurophysiologiques dynamiques et apprentissage profond pour l'étude de la connectivité cérébrale de sujets sains et cérébrolésés. Encadrement de thèse : Jacky Montmain, Stéphane Perrey. Accéder en ligne : https://www.theses.fr/s296504.
• BEAUMONT Gwendal. TwinDevOps : an automated process for the deployment and dynamic evolution of digital twins. Direction de thèse : Antoine Beugnard, Sylvain Vauttier. Accéder en ligne : https://theses.fr/s370040
• Bhor, Tejas. Contribution à la définition d'une méthode de jumelage numérique en vue de l'optimisation d'un système : application à l'identification/sélection de sites en vue de l'installation d'une nouvelle centrale électrique hybride. Direction de thèse : Nicolas DACLIN, Jacky MONTMAIN. Accéder en ligne : https://theses.fr/s406691
• Bou-Slihim Jihane. Utilisation des plans d’urgence de type plan de continuité d’activités en situation de pandémie. Encadrement de thèse : RICCIO Pierre-Michel, BONY-DANDRIEUX Aurélia. Accéder en ligne : https://www.theses.fr/s262054
• Chaabaoui, Layina. Contribution méthodologique a l'utilisation de la simulation dans le cadre du déploiement de l'évaluation d'architecture pour les installations nucléaires de base. Direction de thèse : Vincent Chapurlat. Accéder en ligne : https://theses.fr/s413141
• CHAFIQ Mohamed. Planification et ordonnancement de la production centrés sur l'humain et la capture de mouvement. Direction de thèse : Oussama Ben-ammar. Accéder en ligne : https://theses.fr/s410944
• Daou, Leonardo. Contribution de l'IA générative à l'interopérabilité fédérée des organisations– IAG4IO. Direction de thèse : Nicolas Daclin, Gregory Zacharewicz. Accéder en ligne : https://theses.fr/s406273 
• DAOUD Charbel. PLasticité des Assistants Numériques dans les Environnements IntelligenTS (PLANETS). Direction de thèse : Christelle Urtado, Sylvain Vauttier.
• DUPUY Théo. Modèles prudents pour l'IA adaptative. Direction de thèse : Abdelhak Imoussaten, Stéphane Perrey. Accéder en ligne : https://theses.fr/s403497
• Galand, Guilhem. Construction d'un jumeau numérique d'un procédé de vitrification en vue de son pilotage. Direction de thèse : Vincent Chapurlat. Accéder en ligne : https://theses.fr/s376613
• Germanos, Manuella. Système d'aide à la décision pour la logistique de circuits courts intégrant les aspects humains et environnementaux. Encadrement de thèse : Grégory Zacharewicz, Oussama Ben Ammar. Accéder en ligne : https://www.theses.fr/s355793
• Gregory, Clarissa. Développement d'une méthodologie outillée basé sur la Maquette Numérique pour améliorer le concept de jumeau numérique des systèmes complexes : Conception, migration et maintenance. Direction de thèse : Vincent Chapurlat. Accéder en ligne : https://theses.fr/s375569
• Jabbour, Joseph. Une plateforme de modélisation et simulation distribuée pour une pédagogie immersive. Encadrement de thèse : Grégory Zacharewicz. Accéder en ligne : https://www.theses.fr/s361197
• LOPES DE SOUZA Victor. Classification prudente de la réponse individuelle à la rééducation post-AVC. Direction de thèse : Abdelhak Imoussaten, Sofiane Ramdani.
• Mbolamananamalala, Rindra. Développement d'une approche pour l'ingénierie et la maintenance de jumeaux numériques basée modèles, interopérabilité et usages. Direction de thèse : Vincent Chapurlat. Accéder en ligne : https://theses.fr/s376614 
•  Miemba Makita, Rolf. Transformation et simulation de modèles d’architectures pour l’analyse de la Sûreté de Fonctionnement de systèmes complexes. Direction de thèse : Grégory Zacharewicz
• OUHSSAIN Asmae. DRL2MOVE - Apprentissage profond et par renforcement pour la génération et l'analyse de mouvement humain. Direction de thèse : Jacky Montmain.
• Saadi, Maryam. Vers un pilotage d'atelier assisté par une approche mixte de Modélisation Simulation et Intelligence Artificielle. Direction de thèse : Nicolas Daclin, Grégory Zacharewicz. Accéder en ligne : https://theses.fr/s368025
• Shombot Song. Détection de cyber attaques. Direction de thèse : Gilles Dusserre.
• TALEB SALAH Nouha. Optimisation de processus de fabrication en présence de facteurs humains. Direction de thèse : Pierre Slangen, Jacky Montmain. Accéder en ligne : https://theses.fr/s367952
• UKWUOMA Henry. Détection d'intrusion dans les systèmes cyberphysiques pour une cybersécurité améliorée des systèmes de gestion de l'eau. Direction de thèse : Gilles Dusserre. Accéder en ligne : https://theses.fr/s353033 

La région Occitanie s’inscrit pleinement dans une dynamique nationale et européenne en soutenant activement l’innovation et la recherche autour de l’intelligence artificielle, de la transformation numérique et de l’industrie du futur. Avec un tissu industriel dense (aéronautique, énergie, agro-industrie, santé) et des dispositifs d’accompagnement ambitieux (SRI-SI, appels à projets régionaux, soutien aux démonstrateurs industriels, etc.), la région constitue un terreau fertile pour le développement de technologies souveraines, éthiques et durables. Les projets portés ou accompagnés par les pôles Aerospace Valley, DERBI, Agri Sud-Ouest Innovation, Innovosud ou encore Ad’OCC traduisent la volonté régionale de structurer un écosystème de l’IA et des jumeaux numériques en lien étroit avec les besoins des filières stratégiques. Dans ce cadre, SyCoIA ambitionne de jouer un rôle moteur en tant que partenaire académique de référence pour les acteurs socio-économiques régionaux, en contribuant à une recherche interdisciplinaire à fort impact et ancrée dans les réalités des territoires.

L’unité participe activement aux écosystèmes d’innovation à travers les pôles de compétitivité comme SystemX, Minalogic ou Aerospace Valley, qui fédèrent des projets collaboratifs autour de la simulation numérique, de l’IA embarquée et de l’optimisation industrielle.

Des projets partenariaux sont également menés avec des entreprises de premier plan telles qu’Airbus, Dassault Systèmes, Assystem ou Schneider Electric, sur des problématiques stratégiques : maintenance prédictive, optimisation des chaînes logistiques, efficacité énergétique et fiabilité des infrastructures critiques.

Enfin, SyCoIA contribue au développement de jumeaux numériques appliqués à la production industrielle, en intégrant les standards d’interopérabilité définis par la plateforme Industrie 4.0, notamment via l’implémentation de l’Asset Administration Shell (AAS). Ces travaux visent à proposer des solutions concrètes et industrialisables pour une ingénierie connectée, traçable et durable.

APS: Le laboratoire Sycoia  d’IMT Mines Alès a le plaisir de confirmer le partenariat avec APS – Agnostic Production Systems pour une collaboration de recherche au sein de notre laboratoire. Dans ce cadre, les travaux porteront sur l’orchestration intelligente des systèmes de production, l’interopérabilité fédérée, la simulation hybride et l’utilisation de l’intelligence artificielle pour la supervision et l’optimisation des processus industriels. Cette collaboration vise à développer des solutions innovantes pour les systèmes de production flexibles et résilients. »

ClicNwork : ClicNwork met à disposition des recruteurs une plateforme SaaS pour optimiser et valoriser en temps réel leurs bases existantes de candidats et à en faire de leurs data RH des leviers de performances.

L’ambition de ClicNwork est de mettre au cœur de son CRM Candidat l’Intelligence Artificielle pour un CRM innovant, simple, efficace, augmenté par l’IA et 100% automatisé, Dans le contexte d’incubation à l’Incubateur Mines Alès, ClicNwork a fait appel au CERIS pour répondre aux problématiques majeures de mise en relation en temps réel des candidats avec des offres d’emploi et de valorisation en temps réel des bases de candidats afin d’augmenter l’employabilité et de répondre aux problématiques de turnover. ClicNwork a confié au CERIS la réalisation de prestations d’étude dans le cadre de son projet de conception algorithmique afin d'automatiser l'appariement des offres d'emploi et des curriculums vitae des candidats. Avec une approche centrée sur le candidat, ClicNwork propose un accompagnement de carrière avec un parcours de formation adapté au candidat.

CEA, IMT Atlantique, Mines Saint-Étienne, IMT NE, IMT Mines Albi, l’Université de Bordeaux ; AFIS (Association Française d’Ingénierie Système), LaBri, IMS(Bordeaux), l’IRISA (Rennes), l’IRIT (Toulouse). LIRMM (Montpellier).

l’Université de Gênes ;L’université de Calabre, STUBA, TU WIEN, York University à Toronto, À l’international, COPS ambitionne de renforcer sa présence dans les réseaux européens tels que EFFRA, ITEA, ou Made in Europe,

Des collaborations internationales suivies avec le Liban (Leabanease American University, Byblos), l’Argentine (Universidad nacional de Quilmes et Universidad Austral) et l’Algérie (Université de Blida).

LIP6 (SU), Heudiasyc (UTC), IRIT (UT), LIRMM (UM), Inria Sophia Antipolis, etc) et à l’international (AIST (Japan) , RIKEN (Japon), Max Planck Florida Institute for Neuroscience (USA), ATHENA RC (Grèce).