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:

La modélisation du temps pour l’étude de systèmes biologiques. Cours à l’École EJCIM 2012.

Exposé à l'école EJCIM en mars 2012

Du lundi 19 au vendredi 23 mars se tenait à Rennes l’École Jeunes Chercheurs en Informatique Mathématique 2012. À cette occasion, Damien Eveillard, Olivier Roux et moi avons été invités à donner un cours complet sur le thème : “Modélisation du temps pour la vérification des systèmes dynamiques“. Je suis intervenu pour ma part sur l’enrichissement progressif d’un modèle pour la prise en compte de la dimension temporelle dans l’étude des systèmes biologiques. Cette démarche était illustrée sur le cas des réseaux de Petri. Mon diaporama peut être visionné ci-dessous.