Réunion


Journée: Apprentissage informé par la Physique et grands modèles

Date : 10 Juin 2025
Horaire : 09h30 - 17h00
Lieu : Amphi Astier, bâtiment Esclangon, RDC, Sorbonne université, Campus Pierre et Marie Curie, 4 place Jussieu 75005 Paris

Axes scientifiques :
  • Apprentissage machine

Organisateurs :
  • - Patrick Gallinari (ISIR)
  • - Amaury Habrard (LaHC)

Nous vous rappelons que, afin de garantir l'accès de tous les inscrits aux salles de réunion, l'inscription aux réunions est gratuite mais obligatoire.

Inscriptions

38 personnes membres du GdR IASIS, et 68 personnes non membres du GdR, sont inscrits à cette réunion.

Capacité de la salle : 106 personnes. 0 Places restantes

Annonce

L’intégration de connaissances physiques dans les modèles d’apprentissage est un thème en pleine expansion visant à améliorer la modélisation de phénomènes physiques complexes couvrant un large spectre d’applications. Le groupe de travail “Apprentissage Informé par la Physique” propose une journée visant à réunir les chercheuses et chercheurs travaillant sur ce domaine avec une approche orientée données. 

La journée aura un focus sur les modèles de fondations et grands modèles sur la physique avec plusieurs exposés invités sur le sujet le matin. L’après-midi sera dédié à des exposés, des posters avec présentation courtes et des temps d’échange entre les participants.

Appel à contributions 

Nous lançons également un appel à contribution, les personnes souhaitant présenter leurs travaux sont invitées à soumettre leur proposition (titre et résumé étendu de 2 pages maximum) sur openreview via ce lien: https://openreview.net/group?id=cnrs.fr/GdR-IASIS/2025/WPAML. Les contributions pourront couvrir de manière non exhaustive les sujets suivants : modèles de fondation, jeux de données, modèles génératifs, applications à différents domaines physique (dynamique des fluides numérique, prévisions météorologiques, matériaux, surfaces, cosmologie, informatique graphique, …). Date limite : 18 mai.

Exposés invités

  • Johannes Bransdetter (Johannes Kepler University Linz)
  • Guillaume Couairon (Inria Paris)
  • Laure Raynaud (CNRM Toulouse)

Les organisateurs

  • Patrick Gallinari, ISIR, Sorbonne Université
  • Amaury Habrard, Laboratoire Hubert Curien, Université Jean Monnet
  • Taraneh Sayadi, M2N, CNAM

Lieu : Amphi Astier, bâtiment Esclangon, RDC, Sorbonne université, Campus Pierre et Marie Curie, 4 place Jussieu 75005 Paris

Programme

09h45 : Ouverture de la journée

10h00 : Orateur Invité Johannes Bransdetter - "Embracing the next wave of scientific breakthroughs"

10h50 : Orateur Invité Guillaume Couairon - "Skillful and compute-efficient probabilistic weather forecasting with ArchesWeatherGen"

11h40 : Session 1

Merveille Cyndie Talla Makougne - "Multiplicative Score-based generative models inspired by physics"

Joel Soffo - "Nonlinear manifold approximation using compositional polynomial networks"

Ben Gao - "Conformal Online Learning of nonlinear dynamical systems"

Clément Veyer - "Morphometry-aware Graph Neural Network for applied semantic segmentation"

Nadège Singaye - "Intracardiac Stream Function Estimation for Vortex Quantification"


12h10 : ---- Pause déjeuner ----

13h40 : Oratrice Invitée Laure Raynaud - "Large-scale deep-learning for weather and climate prediction"

14h20 : Session 2

Etienne Lehembre - "Prédiction sur les nappes phréatiques : utilisation d'équations physiques et variables non observables"

Valentin Mercier - "Fast Flood Prediction Using Graph Neural Networks: Application to the Têt River Basin"

Eiji Kawasaki - "Physics-Aware Machine Learning for Complex Materials"

15h05 : ---- Pause café et posters ----

15h35 : Session 3

Frédéric Barbaresco - "Réseaux de neurones informés par la thermodynamique et la géométrie symplectique : TINN et simulation des phénomènes dissipatifs"

Robin Matha - "Réseaux de neurones pour la mesure physique : évaluation de la fiabilité de mesure par des cartes auto-organisées"

Abdel-Rahim Mezidi - "Les opérateurs neuronaux vus par le prisme de l'optimisation proximal"

Dimitrios Tzivrailis - "Uncertainty in AI driven physical simulation"

Fayad Ali Banna - "Multi-step SINDy pour la découverte d'EDP à partir d'observations très espacées dans le temps"


17h00 : Discussion

17h30 : ---- Fin de la journée ---





Résumés des contributions

Johannes Bransdetter (Johannes Kepler University Linz)

"Embracing the next wave of scientific breakthroughs"

Abstract: In the era of scaling and LLMs, one gets notoriously confronted with the question of where we stand with applicability of such powerful techniques within scientific or engineering domains. The discussion starts by reiterating on recent triumphs in weather and climate modeling, making connections to computer vision, physics-informed learning and neural operators. Secondly, we discuss challenges and conceptual barriers which need to be overcome for the next wave of disruption in science and engineering. We showcase recent breakthroughs in multi-physics modeling, molecular dynamics, computational fluid dynamics, nuclear fusion and related fields.


Guillaume Couairon (Inria Paris)

"Skillful and compute-efficient probabilistic weather forecasting with ArchesWeatherGen"

Abstract: Deep learning weather forecasting models trained with the next state prediction objective on ERA5 have shown great success compared to numerical global circulation models. However, for a wide range of applications, being able to provide representative samples from the distribution of possible future weather states is critical. In this talk, we will present ArchesWeatherGen, a methodology to leverage deterministic weather models in the design of probabilistic weather models, leading to improved performance and reduced computing costs. ArchesWeatherGen is based on flow matching, a modern variant of diffusion models, that is trained to project ArchesWeather's predictions to the distribution of ERA5 weather states. It is a true stochastic emulator of ERA5 and surpasses IFS ENS and NeuralGCM on all WeatherBench headline variables (except for NeuralGCM's geopotential). Our work also aims to democratize the use of deterministic and generative machine learning models in weather forecasting research, with academic computing resources.


Laure Raynaud (CNRM Toulouse, Météo France)

"Large-scale deep-learning for weather and climate prediction" 

Abstract: A new paradigm for weather and climate prediction has emerged recently : data-driven prediction models have become competitive with standard physics-based models on many aspects, thanks to an accurate encoding of the data distribution. Most models have been developed for task-specific purposes and are trained on a single type of data (such as the ERA5 reanalysis). The next challenge to expand the capabilities of data-driven modeling is to fully exploit the vast range of atmospheric observations, characterized by spatio-temporal variations and heterogeneous outputs (point or spatial time series, vertical profiles, vertically integrated data, … ). This naturally leads to the development of foundation models that learn a task-agnostic representation of the atmosphere. An overview of the most advanced models will be presented, as well as early results for integrating heterogeneous data sources. How physically-consistent and explainable these new models are is still an open question, that will be discussed in the presentation.




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