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Patricia Bouyer-Decitre : fiabiliser les logiciels critiques grâce aux mathématiques

Portraits de chercheurs Article publié le 23 avril 2021 , mis à jour le 23 avril 2021

Patricia Bouyer-Decitre est chercheuse en informatique dans le domaine des méthodes formelles, et directrice du Laboratoire méthodes formelles (LMF - Université Paris-Saclay, ENS Paris-Saclay, CNRS). Son impressionnant parcours révèle une chercheuse au tempérament aussi humble que passionné. 

Patricia Bouyer-Decitre s’intéresse très tôt aux mathématiques. Elle effectue une classe préparatoire scientifique au lycée Chateaubriand à Rennes avant d’intégrer l’École normale supérieure de Cachan en 1996, où elle suit un double cursus en mathématiques et informatique. « Je souhaitais être enseignante, alors j’ai ensuite passé l’agrégation de mathématiques. » Mais comme elle s’intéresse aussi à l’informatique, elle effectue un stage d’études à l'Université d’Aalborg au Danemark et réalise un DEA dans cette matière, qu’elle poursuit avec une thèse sur le sujet de la vérification de systèmes informatiques temporisés - qui prennent en compte les dates d’occurrence des événements - au Laboratoire spécification et vérification (LSV – Université Paris-Saclay, ENS Paris-Saclay, CNRS). « Durant cette période, j’ai noué des contacts amicaux et professionnels très forts, d’ailleurs je travaille encore avec certains d’entre eux aujourd’hui, je garde un très bon souvenir de cette thèse ! » Puis, Patricia Bouyer-Decitre abandonne l’idée du professorat pour se consacrer pleinement à la recherche et rejoint le CNRS en tant que chargée de recherche dès 2002. Elle prend la direction du LSV en 2020, avant de diriger le LMF en janvier 2021. Ce laboratoire est issu de la réunion du LSV et de l’équipe VALS (Vérification d'algorithmes, de langages et de systèmes) du Laboratoire de recherche en informatique (LRI - Université Paris-Saclay, CNRS)

 

La fiabilité de systèmes critiques

Le domaine de recherche de Patricia Bouyer-Decitre est celui des méthodes formelles, au service de l’analyse de programmes informatiques, pour prouver leur fiabilité et performance. « Ce qui m’intéresse le plus dans l’informatique c’est que j’y retrouve la rigueur des mathématiques, mais avec une visée applicative. » Ces applications consistent à donner des garanties sur le bon fonctionnement de systèmes informatiques, ou à y identifier des erreurs, grâce à des modèles mathématiques. Et cela est indispensable pour de nombreux systèmes critiques comme dans l’avionique, l’automobile, les appareils médicaux, dont le fonctionnement peut impacter des vies humaines. Mais aussi pour la domotique, la démocratie ou la santé numérique, qui sont vulnérables aux intrusions et vols de données. 

 

Des travaux récompensés

Patricia Bouyer-Decitre excelle dans son domaine, ce qui lui vaut des récompenses et promotions. En 2007, année où elle effectue un séjour en disponibilité à Oxford grâce au programme européen d’actions Marie Skłodowska-Curie attribué à des chercheurs les plus prometteurs dans leur domaine, elle reçoit une médaille de bronze du CNRS. Cette dernière récompense ses travaux relatifs à un programme de vérification largement diffusé et dans lequel elle identifie une erreur qui apparaît assez rarement. « Il s’agissait d’un bug discret mais important dans l’algorithme d’analyse des automates temporisés, c’est-à-dire dans le mécanisme qui sous-tend le fonctionnement du logiciel. » En 2009, elle est nommée directrice-adjointe du LSV et en 2010, elle passe avec succès le concours de directrice de recherche au CNRS. En 2011, l’association européenne d’informatique théorique (EATCS) lui décerne le prix européen Presburger, attribué aux jeunes scientifiques qui apportent une contribution exceptionnelle au domaine de l’informatique théorique. Il récompense l’ensemble de ses travaux, depuis le début de sa carrière.

 

Des pas de géant grâce à une bourse de recherche ERC

Cette même année, elle candidate à la bourse de recherche individuelle du Conseil européen de la recherche (ERC). Très prisé par la communauté scientifique, ce financement cible des projets exploratoires originaux porteurs de découvertes scientifiques, techniques et sociétales. Son dossier est accepté en 2012, puis financé à hauteur de 1,5 millions d’euros dès 2013, jusqu’à 2019. « Grâce à ce financement, j’ai pu mener des travaux passionnants, avec mon collègue Nicolas Markey, chercheur à l’Institut de recherche en informatique et systèmes aléatoires - IRISA (Université Paris-Saclay, Inria, CNRS, CentraleSupélec, Université de Rennes) et nos doctorants et post-doctorants. » Ils concernent notamment la gestion sans erreur des incertitudes par des programmes informatiques. Celles auxquelles sont par exemple confrontés les programmes de pilotage automatique d’avion lorsqu’ils rencontrent des aléas météorologiques et doivent adapter leurs plans de vols sans écueils. Ou les concepteurs de robots lorsqu’ils construisent des dispositifs tels que des bras mécaniques dont les trajectoires doivent rester maîtrisées et agiles en toutes circonstances. La mission de Patricia Bouyer-Decitre et de ses collègues consiste donc à assurer la fiabilité des systèmes informatiques qu’ils analysent grâce à des modèles formels. C’est-à-dire des versions abstraites des systèmes et de leurs comportements. Ces derniers utilisent des outils mathématiques comme la logique, les automates, les processus de Markov (un type de probabilité) ou des modèles et concepts inspirés de la théorie des jeux. « Dans cette thématique de recherche, les défis sont multiples. Il faut imaginer et développer les bons modèles. Lorsque nous sommes convaincus que c’est le cas, nous développons des algorithmes pour analyser leurs mécanismes. » Après ces vérifications, les modèles sont mis à l’épreuve sur les machines, améliorés le cas échéant, puis transférés vers l’industrie. 

La chercheuse et son équipe effectuent leurs travaux en collaboration avec de nombreux laboratoires. Par exemple avec l'Institut des systèmes intelligents et de robotique (ISIR), l’IRISA, mais aussi l'Université d’Aalborg au Danemark, et celle de Mons en Belgique.

 

La direction du LMF

Suite à la décision des tutelles en 2018 de créer une unité de recherche sur la thématique des méthodes formelles au sein de l’Université Paris-Saclay, les membres du LSV et de l’équipe VALS du LRI font confiance à Patricia Bouyer-Decitre et Évelyne Contejean pour mettre en place le projet scientifique du futur laboratoire. « Nos deux groupes abordent des thématiques très similaires, celles qui concernent la fiabilité des logiciels critiques. Ce rapprochement est très pertinent scientifiquement. Je suis ravie d’être partie prenante de cette aventure. » Elle a été impliquée dès le début dans les réflexions et processus de maturation du projet. Cette nouvelle étape dans son parcours est aussi une forme d’hommage : « mon laboratoire m’a donné la chance de réaliser de nombreux travaux passionnants, il est normal qu’à mon tour je participe à la création d’un cadre propice à susciter de nouvelles recherches. » Le LMF naît au 1er janvier 2021 et la chercheuse nourrit de hautes ambitions pour cette nouvelle entité. Elle envisage de la positionner en porte drapeau de son domaine de recherche au niveau national et international. Et pour y parvenir, « je souhaite impulser une vie de laboratoire où chacun se sent libre de développer sa recherche et éprouve autant d’enthousiasme que moi à le faire ! »