Soutenance d’Habilitation à Diriger des Recherches, Bio-informatique, 28/04/2016

J’ai soutenu mon Habilitation à Diriger des Recherches (HDR), intitulée “Contributions à l’élaboration de connaissances qualitatives en bio-informatique“, le jeudi 28 avril 2016 à 10h30 dans l’amphithéâtre S de l’Institut de Recherche en Communications et Cybernétique de Nantes (IRCCyN) devant le jury composé de :

Rapporteurs :
Gilles BERNOT, PU, Université de Nice Sophia Antipolis (I3S)
François FAGES, DR Inria, Inria Paris-Saclay
Cédric LHOUSSAINE, PU, Université de Lille 1 (LIFL)

Examinateurs :
Jérémie BOURDON, PU, Université de Nantes (LINA)
Hidde DE JONG, DR Inria, Inria Grenoble-Rhône Alpes
Denis THIEFFRY, PU, École normale supérieure (Institut de biologie)

Présidente :
Mireille RÉGNIER, DR Inria, Inria Paris-Saclay & École Polytechnique (LIX)

Garant HDR :
Olivier F. ROUX, PU, École centrale de Nantes (IRCCyN)

Manuscrit

Lien vers le manuscrit “Contributions à l’élaboration de connaissances qualitatives en bio-informatique“.

Vidéo

Retransmission de la Soutenance d’Habilitation à Diriger des Recherches, Bio-informatique, 28/04/2016, Dr Morgan Magnin

Slides

Lien vers les slides projetées lors de la soutenance.

Résumé

Cette synthèse pour l’HDR est un recueil de plusieurs travaux dans le domaine des méthodes formelles pour la biologie. Devant l’enjeu que représente la modélisation et l’analyse de la dynamique de réseaux de régulation biologiques à grande échelle, nous avons identifié une classe pertinente de modèles formels sur laquelle il est possible de mener des analyses efficaces de la dynamique. Après avoir discuté les différents critères de modélisation à prendre en compte en biologie, nous introduisons ainsi le formalisme des Frappes de Processus. Nous présentons ensuite les méthodes d’analyse conçues pour ce paradigme, leurs mérites et leurs limites. Enfin, nous revenons sur des résultats plus récents, consécutifs à l’établissement de liens fructueux entre l’apprentissage automatique, la programmation logique, le model-checking et la bio-informatique, ce qui nous permet de faire émerger un ensemble de nouvelles questions scientifiques.

Mots clés
réseaux de régulation biologique, modélisation, frappes de processus, analyse de la dynamique, apprentissage automatique, vérification formelles, inférence de paramètres

Summary

I defended my habilitation thesis, entitled “Contributions to the elaboration of qualitative knowledge in bioinformatics“, on Thu. 2016/04/28. This synthesis gathered several works in the field of formal methods for biology. In our works, we tackled the challenge of modeling and analyzing the dynamics of large-scale biological regulatory networks. To address this issue, we identified some relevant class of formal models on which it is possible to perform effective analysis of its dynamics. After discussing the different modeling criteria to be taken into account in biology, we introduce the Process Hitting framework. We then present the methods that we designed to analyze such models, and their respective merits and limitats. Finally, we give an overview of recent research aiming to build a fruitful link between machine learning, logic programming, model-checking and bioinformatics. This allows us to bring out a new set of scientific questions.

Keywords
biological regulatory networks, modeling, process hitting, analysis of the dynamics, machine learning, model-checking, parameters inference

Research activity in July 2014

Gorgeous view on the Japanese Imperial Palace and Garden, from one of the meeting rooms at the National Institute of Informatics, Tôkyô

July has been my second month as JSPS fellow in National Institute of Informatics, Tôkyô. I have continued to work on different collaborations here with Japanese researchers, both on bioinformatics (especially in the learning of gene regulatory networks) and systems resilience.

International (peer-reviewed) conferences

I got two new accepted papers:

  • T. Ribeiro, M. Magnin, and K. Inoue. Learning delayed influence of dynamical systems from interpretation transition. To appear in the 24th International Conference on Inductive Logic Programming. 6 pages (short paper). Nancy, France, September 2014.In a nutshell: This paper addresses the learning of (synchronous) logical programs with delayed influences from state transition diagrams. Delayed influences are captured with an inductive logic programming methodology.
    Note: This paper results from my collaboration with Inoue Lab. at NII.
  • S. Carolan, M. Magnin and A-L. Kabalu. Sparking a Digital. Revolution: Digital Educational Tools in Fragile and Emerging Learning Contexts. In the 1st International Conference dedicated to Digital Society and Cultures (DI’2014). Nantes, France, September 2014.In a nutshell: This paper discusses the crucial issue of teaching and learning for people in hard environments (e.g. warzones, countries with poor or broken Internet connections, etc.) and gives insights about the added-value of recent e-Learning methods.
    Note: This paper results from joint work with Simon Carolan (2nd year PhD student who I co-supervise) and Anne-Laure Kabalu (Master student who Simon and I have co-supervised this Spring).

Students’ talks

Meanwhile, the PhD and Master students I co-supervise have presented some recent works at some international conferences and research schools:

Usage pédagogique des médias et réseaux sociaux dans le supérieur. Formation pour le PRES UEB en novembre 2012

Exemple d'échanges enseignant/étudiant via Twitter

À l’occasion d’un projet autour des réseaux sociaux mené par le PRES UEB, j’ai été invité à Rennes ces 27 er 28 novembre 2012 pour animer une formation régionale sur l’usage pédagogique des médias et réseaux sociaux pour un public principalement composé d’ingénieurs techno-pédagogiques et de chargés de projet.

Ma formation est composée d’une alternance de séquence de présentations et de pratique avec l’ensemble des participants. Après avoir mis en avant les enjeux des réseaux sociaux et la manière dont un outil tel que Twitter permet de s’intégrer dans une dimension d’échanges et d’interactions, mon propos s’oriente sur les autres réseaux, et leurs usages respectifs. Il est évidemment également question des services sociaux, tels que les logiciels de prise de note collaborative. Enfin, je conclue sur la belle promesse que constituent les MOOC (Massive Online Open Courses), notamment dans leur modalité connectiviste (cMOOC), en m’appuyant sur l’expérience ITyPA.

Cette intervention de 1 jour et demi vise à permettre aux participants de :

  • Identifier le réseau social adapté au soutien de leur dispositif pédagogique
  • Déterminer les configurations optimales pour l’intégration d’une composante “réseaux sociaux” dans leurs enseignements
  • Initier des interactions enseignant/apprenant grâce aux réseaux sociaux

L’enjeu que représentent les réseaux sociaux pour l’enseignement supérieur n’est plus à démontrer : 83% des 15-24 ans possèdent un compte sur Facebook, selon l’étude (réalisée du 14 au 23 décembre 2010) de l’Ifop sur l’accès des Français à Internet. Ces réseaux bénéficient nativement des faveurs des étudiants. Mais au-delà d’un usage à titre exclusivement privé, il importe que les jeunes développent une bonne maîtrise de leur identité numérique et soient capable de tirer profit des réseaux sociaux tant dans le cadre de leurs études que dans leurs relations professionnelles. Certaines études semblent même montrer que les étudiants qui twittent ont de meilleures notes !

Les réseaux sociaux apparaissent comme des structures très intéressantes pour construire des communautés d’apprentissage. Au cours de cette formation, je balaie la diversité des réseaux sociaux existants, avec leurs usages associés. Je me concentre notamment sur leur utilisation dans le cadre de dispositifs pédagogiques dédiés. J’illustre mon propos à partir d’exemples tirés des expériences que nous menons depuis plusieurs années à l’École Centrale de Nantes.

Le diaporama support d’une précédente formation de ce type est visible en ligne. La nouvelle version, avec les nouveaux éléments que j’y ai intégrés, sera prochainement accessible depuis cette page. J’en profite pour rappeler qu’une captation d’un précédent exposé (donné en février 2012), centré sur l’utilisation de Twitter en enseignement, est également disponible en ligne.

Réactivation du blog de veille technologique en TIC par les étudiants de l’option Informatique de Centrale Nantes

Aperçu du blog de veille technologique des étudiants en informatique de Centrale Nantes

Je crois fermement à l’intérêt des blogs comme outils de partage et de valorisation des travaux menés par les étudiants dans le cadre de leurs différents projets. C’est pourquoi, lorsque j’ai récupéré la responsabilité des projets de veille technologique en informatique à Centrale Nantes, j’avais proposé de nouvelles modalités pédagogiques :

  • l’écriture de compte-rendus bi-mensuels sur un blog dédié. Ce blog est volontairement ouvert sur l’extérieur de manière à favoriser les interactions non seulement entre les groupes d’élèves, mais aussi avec les acteurs extérieurs (professionnels du secteur, anciens élèves, etc.). Et nous avons effectivement constaté plusieurs d’échanges de ce type grâce aux commentaires du blog. C’est ainsi que les élèves ont été amenés à discuter avec des spécialistes du sujet qu’ils traitaient, ou se sont vus indiquer de nouvelles références bibliographiques pour approfondir leur étude.
  • la rédaction d’un rapport final conçu comme un document autonome et complet, ne se contentant pas d’être la concaténation des articles de blogs ;
  • une « soutenance » de 5 minutes pour inciter les élèves à être concis, précis et efficaces.

L’objectif d’un tel projet est d’habituer les élèves-ingénieurs à bâtir une veille technologique sur un sujet scientifique, c’est-à-dire : savoir rechercher l’information, faire preuve de discernement et d’esprit critique, synthétiser et partager l’information efficacement en fonction de la cible et du médium. Le fait que le blog soit complètement ouvert force les élèves à se responsabiliser sur la nécessité d’un travail personnel d’analyse, le respect du droit d’auteur, et plus généralement les règles de base de la communication écrite sur le web. Là où nous avions, auparavant, un certain nombre de rapports “plagiés”, nous avons constaté un regain d’intérêt de la part des élèves qui peuvent se servir de leur production comme un moyen d’illustrer, auprès des recruteurs, leur connaissance de tel ou tel domaine.

Le résultat des dernières années est toujours accessible en ligne, et je vous renvoie vers les articles que j’avais écrits à ce sujet en 2010 et en 2011.

Cette année, ce sont plus de 15 sujets qui vont être explorés au fil des semaines.

Mes premières impressions sur l’iPad Mini

Déballage de l'iPad Mini

J’ai suivi l’actualité des tablettes au fil des dernières années avec beaucoup d’intérêt. J’avais immédiatement cédé aux charmes de l’iPad 1, qui m’a beaucoup accompagné en tant qu’outil de consultation (web, réseaux sociaux, BD), moins en tant qu’outil de production de contenu. Je l’ai renouvelé au printemps dernier, au profit du Nouvel iPad (alias l’iPad 3). La vivacité de la machine, le gain d’un appareil photo et l’enrichissement progressif de l’offre logicielle ont un peu modifié mes usages. J’emmène très régulièrement mon iPad en réunion pour de la prise de notes (notamment sous forme de cartes heuristiques). En salle de classe pour me servir de support de vidéo-projection ou pour avoir une trace des notes écrites lors de la préparation de mes enseignements. Mais là où je pensais, à la présentation de l’iPad 1 en janvier 2010, que ce serait la machine ultime de la mobilité, j’avoue n’avoir jamais sorti ma tablette dans un tram, dans un métro, et même de moins en moins dans les trains. Parce que l’iPad pèse ses 650g (tant dans une sacoche qu’à bout de bras). Parce qu’à choisir entre emmener un ordinateur et un iPad en déplacement, l’ordinateur l’emporte quand il s’agit de mener certaines tâches professionnelles efficacement (par exemple la correction de code informatique rendu par mes étudiants). Pourtant, les avantages de l’iPad en termes de lecture sont très nets. Que faire ?

Manipulation de cartes heuristiques avec l'iPad Mini
Manipulation de cartes heuristiques avec l’iPad Mini

L’iPad mini est dès lors apparu comme une belle promesse. Après une rapide prise en main de quelques heures, voici un bref retour d’usage sur cet appareil qui a déjà fait couler beaucoup d’encre. Apple tire-t-il trop sur la corde ? Ce nouveau modèle vise-t-il seulement à occuper un marché qui prend de l’importance, celui des tablettes d’environ 7 pouces ? Avec l’iPad mini,  Apple se contente-t-il vraiment de rétrécir l’iPad ?

Commençons par cette dernière question : oui, l’iPad Mini est une réduction de l’iPad original. L’écran Retina en moins. Ce qui constitue le reproche majeur que l’on peut faire à ce modèle. Quand on est habitué à un iPad et un iPhone Retina, le retour à un écran non-Retina est presque choquant… et ce, même si au quotidien, on travaille sur des écrans d’ordinateurs non-Retina. C’est sans doute la proximité du modèle Mini avec son aîné qui incite à cette comparaison peu flatteuse.

Mais cette comparaison s’inverse dès lors qu’on considère le poids et la compacité du Mini. La machine paraît incroyablement légère. Ses bords réduits contre-balancent la perte de surface au niveau de l’écran par rapport au modèle originel. Le Mini présente des dimensions avantageuses pour être glissé dans une sacoche ou un sac à mains. Parce que ses spécifications techniques ne sont pas tellement éloignées de son grand frère, il en permet presque tous les mêmes usages. Et plutôt que d’envisager l’iPad Mini comme un iPad avec des choses en moins – comme le font beaucoup de journalistes -, ne suffirait-il de considérer ce modèle en lui-même ? Lorsque le MacBook Air 11 pouces est apparu, il fut apprécié pour ses qualités intrinsèques (volume, poids, efficacité, etc.), pas pour ses faiblesses par rapport à un MacBook Pro 13 ou 15 pouces. Les machines ne sont pas exactement sur le même segment et ce, même si leur prix n’est pas si éloigné. À mon sens, le Mini a une taille idéale, et deviendra résolument incontournable lorsqu’il sera enrichi d’un écran Retina. D’ici là, il appartient aux acheteurs potentiels de mesurer le compromis qualité de l’écran/mobilité en fonction des usages qu’ils projettent : s’ils souhaitent une tablette pour une utilisation fixe, à la maison ou au bureau, alors l’iPad classique (en version Retina) est sans doute le meilleur parti. A contrario, s’ils désirent avoir leur tablette sous la main en permanence – qu’ils soient en ville, dans les transports en commun ou chez eux -, l’iPad Mini paraît très pertinent.

Il est trop tôt pour que je puisse déjà me prononcer sur la viabilité à long terme des usages sur cet iPad Mini. Comme avec le premier iPad à sa sortie, ils sont pour partie à inventer. Mais je connais déjà un domaine sur lequel je vais éprouver cette machine au cours de ce week-end de Toussaint : la lecture de mangas ! Car l’écran de l’iPad mini est quasi équivalent à celui d’une page de manga au format tankōbon, autrement dit une dimension parfaitement adaptée à ce type de consultation.

Lecture de manga sur l'iPad Mini : un format idéal !
Lecture de manga sur l’iPad Mini : un format idéal !

D’ailleurs, je n’ai pu m’empêcher de tester le confort de lecture de mon livre Otaku Tōkyō Isshukan sur l’iPad Mini. J’en aime beaucoup le résultat !

Mon livre sur les différents iDevices, de l’iPad à l’iPhone en passant par l’iPad Mini, sans oublier la version papier !
Mon livre sur les différents iDevices, de l’iPad à l’iPhone en passant par l’iPad Mini, sans oublier la version papier !