I.A Chaire OceaniX

L’intelligence artificielle au service de l’analyse des océans

Contexte :

Couvrant plus de 70 % de la surface de la Terre, les océans, et plus particulièrement les océans supérieurs (premières centaines de mètres sous la surface), jouent un rôle clé dans la régulation du climat, dans les processus de changement climatique et donc par extension dans les sociétés humaines. Il y a des intérêts (scientifiques, économique, etc.) évidents quant à l’anticipation des phénomènes océaniques et à la surveillance des événements extrêmes (proliférations ou blooms planctoniques, marées d’algues vertes, ouragans, cyclones, etc.).

Cependant, malgré l’augmentation quantitative et qualitative des mesures et des bases de données et malgré le développement sans cesse croissant des capacités de simulation et d’observation, notre capacité à comprendre, à reconstituer et à anticiper la dynamique des couches supérieures de l’océan reste limitée. Les outils de modélisation numérique actuellement développés pour la prédiction des phénomènes océanique ne semblent, pour le moment, pas suffisants pour faire face aux défis sociétaux et environnementaux actuels.

Objectifs :

La Chaire OceaniX se propose d’apporter du nouveau dans ce domaine et d’aller vers une meilleure compréhension du fonctionnement global de l’océan supérieur.

Cet objectif général repose sur le rapprochement entre les modèles inhérents aux sciences physiques et l’approche fondée sur l’apprentissage par les bases de données au cœur de l’intelligence artificielle (IA).

S’appuyant sur l’expertise de pointe de l’Ifremer et de l’Université de Bretagne Occidentale en sciences et technologies marines et sur l’IMT Atlantique pour l’ingénierie et la science des données. OceaniX est un projet porté par Ronan Fablet, qui vise à explorer et développer des stratégies et des systèmes pilotés par intelligence artificielle. Ces systèmes IA-pilotés, en développement pour la prochaine génération d’outils et de systèmes auto-adaptatifs de suivi et de surveillance des océans, mettent l’accent sur les questions d’observabilité et d’optimalité de l’échantillonnage, pour les dynamiques et les processus complexes.

Fonctionnement :

Soutenue par de nombreux partenaires institutionnels, la Chaire OceaniX est, à l’image d’ISblue, naturellement conçue comme une interface mettant l’accent sur les synergies entre l’université, l’industrie et la recherche. La chaire intègre pour cela deux aspects distincts, mais fortement liés.

Le premier, l’aspect scientifique a pour ambition de révolutionner les systèmes d’observations de simulation océanique. On y retrouve trois composantes et objectifs majeurs :

• Modélisation, prévision et reconstruction des processus océaniques supérieurs mal connus.
• Systèmes intelligents de détection océanique multiplateformes guidés par l’IA.
• Suivi et surveillance des activités maritimes à partir de sources de données multiples.

Le second volet s’oriente vers de la formation et souhaite permettre à des doctorants d’accéder à une double expertise à la fois sur le domaine du numérique et sur celui de l’océanographie. Pour cela, la Chaire OceaniX met en avant plusieurs espaces de formation :

• Le parcours de master commun IUEM, ENSTA Bretagne, IMT Atlantique et UBO, intitulé Océan Data-science.
• Des actions de formation doctorale sur les thèmes IA et Océan.
• Des ateliers thématiques (Machine Learning, Deep Learning) en lien avec l’activité scientifique de la chaire.

Pour aller plus loin :

La courte présentation de Ronan Fablet est disponible ici : « Physics-Informed AI for Observation-driven Ocean AnalytiX »

Il est aussi possible de retrouver l’intervention de Ronan Fablet lors du One Océan Summit 2022 à Brest :

Partenariats et collaborations

Partenariats institutionnels : ANR, CNES, ENSTA Bretagne, Ecole Navale, ESA, Ifremer, IMT Atlantique, IRD, ISblue, SHOM.

Partenariats industriels : ACRI-ST/ARGANS, CLS, Eodyn, ITE-FEM, Mercator-Ocean, Microsoft, Naval Group, ODL, OceanNext, Scalian.

Collaborateurs internationaux : S. Brunton (Univ. Washington, USA), S. Matwin (Dalhousie Univ., Canada), A. Mahadevan (WHOI, USA), L. Bertino (NERSC, Norvège), F. Doblas-Reyes (BSC, Espagne).

Chercheurs principaux : co-PIs : B. Chapron (Ifremer, LOPS), X. Carton (UBO, LOPS), L. Mémery (CNRS, LEMAR)

Budget de fonctionnement : 2M€ sur 5 ans (dont 9 bourses de doctorat)