Déclaration d’Intention

GDR IMCODE

Imagerie, Communication et Désordre

 

Responsables proposés : Bart VAN TIGGELEN (LPMMC-Grenoble)

                  Arnaud DERODE (LOA-Paris)

 

Destinée au

 

*   Département Sciences Mathématiques et Physiques (SPM) du CNRS

*   Département Sciences et Technologies de l’Information et de la Communication (STIC) du CNRS

*   Département Sciences de l’Univers (SDU) du CNRS

*   Département Sciences pour l’Ingénieur (SPI) du CNRS   

 

 

Paris, le 5 juillet 2002

 

 

Pourquoi le GDR IMCODE ?

 

IMCODE est l’abréviation de IMagerie, COmmunication et DEsordre. Dans ces  trois thématiques, les ondes de quelque nature qu’elles soient jouent un rôle fondamental. La propagation des ondes en milieu désordonné  a été un thème de recherche depuis le début du 20e siècle : il y a toujours eu des motivations scientifiques ou technologiques pour cela. Aujourd’hui les nouveaux défis scientifiques ou technologiques transcendent forcément les frontières disciplinaires. La motivation du GDR IMCODE est fondée sur deux points:

 

1.      Les besoins scientifiques

 

Les développements sans précédent des techniques et des besoins dans les domaines de l’imagerie (optique, acoustique), des télécommunications, et de la télédétection (astrophysique, météorologique, sismique) réclament un effort continu pour maintenir un contact permanent entre la recherche fondamentale et les applications. Ce contact est naturellement envisagé à double sens : valorisation de la recherche et exploitation de nouveaux outils d’une part, et identification des besoins. Ceci concerne également les matériaux « complexes » (mousses, granulaires, matière molle, matériaux aux bandes interdites, atomes ultra froids , …) avec une physique extrêmement riche,  relevant des concepts ondulatoires, et sources d’applications établies ou potentielles.

 

 

2.      L’originalité de l’approche

 

Dans le passé l’approche « classique » en imagerie et communication a toujours consisté à traiter le désordre comme un ennemi à combattre. Une autre approche « mésoscopique »  fait du désordre un allié sympathique et coopératif. De nombreuses études récentes en ont montré l’intérêt : effet laser en milieu aléatoire (« random laser »), imagerie ultrasonore et sismique sans source à partir des corrélations du bruit, focalisation ultrasonore par retournement temporel en milieu diffus ou chaotique, augmentation de capacité d’un canal de communication en milieu désordonné, spectroscopie des ondes diffuses (DWS), rétrodiffusion cohérente  de la lumière dans les annaux de Saturne…

 

 

La mission du GDR IMCODE sera de répondre à ces besoins en faisant vivre cette nouvelle approche. Pour mener à bien cette mission il est primordial de créer un espace d’échange, où puissent se rencontrer les chercheurs et ingénieurs de différents horizons confrontés à des problèmes « similaires » : mathématiciens appliqués, acousticiens, spécialistes en télécommunication, opticiens, physiciens de la matière condensée, sismologues, météorologues, astrophysiciens, mais également industriels et médecins…Cet espace devrait attirer également de jeunes chercheurs pour leur ouvrir d’autres horizons.

 

L’ensemble du projet est ambitieux et original. Pourquoi réunir un mésoscopiste et un spécialiste de télécommunication ? Ou un sismologue et un physicien des atomes froids ?  La réponse se trouve dans l’universalité de l’approche mésoscopique des phénomènes ondulatoires. En France, le GDR PRIMA (« Propagation et Imagerie en Milieu Aléatoire », 1998-2002, dirigé par Claude BOCCARA et Roger MAYNARD) a ouvert la voie à ce genre d’initiative, et c’est forts de cette expérience que nous proposons la création du GDR IMCODE. Sa mission dépasse peut-être le cadre habituel d’un GDR, et s’approche davantage d’un programme de recherche. Certains des thèmes abordés par les GDR « Mésoscopie Quantique » (responsable : Gilles MONTAMBAUX), « Ondes » (responsable : Daniel MAYSTRE), « Information, Signal, Image, et Vision » (ISIS, responsable : Patrick Flandrin) font partie de nos activités, et nous serons régulièrement amenés à les consulter et à travailler ensemble. Notamment, la mission du GDR « Ondes » est compatible avec la nôtre, mais notre approche mésoscopique s’en distingue de façon complémentaire.

 

Par conséquent, le projet de la création du GDR IMCODE a été déposé auprès de quatre  départements du CNRS (SPM comme pilote, STIC, SPI et SDU). Pas moins de 7 sections du Comité National seront consultées : 01, 04, 05 (pilote), 06, 07, 10, et 13.

 

Thématiques prévues

 

Nous avons défini 5 thématiques qui sont chacune transdisciplinaires et autour desquelles s’articulera le fonctionnement du GDR.      

 

  1. Perception et Traitement de l’Information en milieu désordonné : 

 

Mots clés : communication en milieu désordonné, capacité de Shannon, codage, réseau d’antennes MIMO (Multiple Input Multiple Output) , matrices aléatoires.

 

Animateurs : Jean-Claude BELFIORE (Ecole Nationale Supérieure des Télécommunications, Paris), Ghaïs EL ZEIN (Equipe Télécommunication - Institut Nationale des Sciences Appliquées, Rennes), Josselin GARNIER (Laboratoire de Statistique et Probabilités, Toulouse),  Sergey SKIPETROV (LPMMC/CNRS-Grenoble), Arnaud TOURIN (LOA Paris)

 

  1. Propagation des Ondes en Milieu Complexe

 

Mots clés + Animateurs: 

 

Aspects pluridisciplinaires : acoustique, optique, sismologie, matière condensée, ondes de matière, plasmons.

 

Phénomènes pluridisciplinaires: mésoscopie, localisation forte, rétrodiffusion cohérente, diffusion multiple et désordre,   

 

  1. Imagerie & problème  inverse :

 

Mots Clés : acoustique sous-marine, radar, lidar, imagerie par corrélations de bruits, imagerie acousto-optique, télé-sismologie.

 

Animateurs:  Mathias FINK (Laboratoire Ondes et  Acoustique), Anne PAUL ((Laboratoire de Géophysique Interne et Tectonophysique – Grenoble), Pierre FLAMANT (Laboratoire de Météorologie Dynamique – Palaiseau).

 

  1. Non-linéarité, gain et désordre

 

Mots Clés : instabilité, laser aléatoire, exaltations du champ EM, ondes de choc, aspects de réversibilité.

 

Animateurs : Patrick SEBBAH/ Christian VANNESTE (Laboratoire de Physique de la Matière Condensée - Nice), François COULOUVRAT (Laboratoire de Mécanique et Modélisation – Paris 6), Roger MAYNARD (LPMMC-Grenoble), Josselin GARNIER (Laboratoire de Statistique et Probabilités, Toulouse), Nicolas FRESSENGAES (Laboratoire des Matériaux Optiques, Photonique et Systèmes – Metz).

 

  1. Nouveaux outils

 

Contenu :

 

Certains acquis conceptuels du GDR PRIMA sont devenus des outils numériques et expérimentaux:  rétrodiffusion cohérente (mesure de paramètres de transport), spectroscopie des ondes diffuses (DWS, mesure précise de la dynamique du milieu diffus),  méthode de Monte-Carlo (simulation numérique de la diffusion multiple), détection hétérodyne (mesure de la phase ondulatoire : imagerie médicale) ou synchrone (magnéto-optique), miroir à retournement temporel (MRT : détection de défauts, sonoluminescence, contrôle non-destructif), méthodes acousto–optiques (imagerie médicale), équipartition (imagerie sismique), piège magnéto-optique (atomes froids), conjugaison de phase en milieu photo-réfractif.

 

Il s’agit de confronter toutes les méthodes numériques et expérimentales en mettant l’accent sur la valorisation et la mise en application des idées scientifiques nées du GDR PRIMA. 

 

 

Méthode de travail:

 

·        Organisation d’ateliers thématiques interdisciplinaires sur une ou deux journées, en rapport avec un des thèmes définis ci-dessus.

·        Organisation d’une Ecole internationale regroupant toutes les thématiques, pour laquelle nous souhaitons l’implication de partenaires industriels  (Philips, Alcatel, … ), de la Formation Permanente et de l’OTAN. La première Ecole est déjà prévue à Cargèse (octobre 2003) sur l’imagerie (thématique 3).

·        Encouragement des échanges entre équipes.