Doctorat (H/F) Réseau anthropique biomimétique pour l'optimisation des trajets

Sujet de thèse :
Dans la nature, les animaux, en particulier ceux vivant en colonies comme les fourmis, développent des réseaux complexes et revêtant une forme d’optimalité quant à leur fonction. Les individus de ces groupes communiquent directement ou indirectement par des phéromones. Ils constituent un réseau social élaboré, dont l’objectif est supérieur à l’intérêt individuel. D’un autre côté, l’homme construit aussi des réseaux de transport, d’énergie, de flux, d’échange d’informations. De forme variée, souvent centrée, ces réseaux supportent des flux, en particulier les mobilités des habitants des villes, adoptant des comportements individuels, solistes. L’objectif est de comparer ces réseaux biologiques vs anthropiques et de rechercher, dans une démarche inspirée de la nature, quelles caractéristiques structurelles et fonctionnelles des réseaux biologiques sont bénéfiques au déploiement de réseaux urbains efficaces, durables, résilients, frugaux, c’est à dire optimaux en termes de flux et de mobilités et peu émetteurs de polluants atmosphériques (grâce à l’optimisation des flux). Une question plus spécifique est de chercher à résoudre, par l’observation d’un dispositif analogique biomimétique de colonies de fourmis, la question ouverte (non résolue) des facteurs déclenchant le paradoxe de Braess, en lien avec l’équilibre de Wardrop (issue de la théorie des jeux de congestion) et la théorie des graphes appliqués à la géographie des transports.
Le biomimétisme, et, plus généralement, les approches inspirées de la nature, constituent une voie prometteuse pour l’innovation scientifique (Passino & Kevin, 2005 ; Benyus, 2011). En matière de mouvement, on cite souvent la bardane, plante dont le mode de dissémination des graines par zoochorie (accrochage dans le pelage des animaux par des crochets très efficaces) a permis d’inventer la solide bande Velcro ou le martin pêcheur dont l’analyse de la posture et de la position du bec en plein vol a contribué à l’amélioration substantielle de la pénétration dans l’air du train japonais à grande vitesse (le Shinkansen). En effet, à travers le temps long de l’évolution, les espèces se sont adaptées aux changements plus ou moins rapides de leur environnement physique et ont accumulé des « compétences » pour optimiser l’accès aux ressources et in fine, leur probabilité de survie. Ces compétences, lorsqu’elles touchent aux flux et aux réseaux, peuvent se traduire dans des formes spécifiques réticulaires qui revêtent, de par leur structure, des propriétés d’accessibilité optimale. Un exemple scientifique emblématique est la moisissure Physarum qui a été utilisée pour reconstituer virtuellement des réseaux de transport urbains, reliant des générateurs de flux (i.e. celui de Tokyo, Tero et al., 2007). Un autre exemple, sur lequel l’équipe proposant ce projet a travaillé et publié est celui des toiles d’araignées orbitèles (Josselin et al., 2015, 2016). Il a été
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