Projet élargissant les opportunités de recherche dans les domaines de l’informatique et de la géométrie

Une recette de cuisine fournit une liste détaillée d’ingrédients et d’instructions qui permettent à d’autres de recréer un plat délicieux à plusieurs reprises. Les collègues chefs qui suivent strictement une recette devraient, en théorie, pouvoir reproduire le même plat. Bien sûr, un ingrédient aléatoire peut donner des résultats surprenants en cuisine.

Tout comme les recettes, les algorithmes informatiques peuvent également être dupliqués et devraient, en théorie, produire les mêmes résultats, mais un ingrédient aléatoire peut présenter aux scientifiques des résultats inattendus et d’autres problèmes.

Grâce à une nouvelle subvention de la National Science Foundation et en collaboration avec des professeurs de l’Iowa State University, Vinodchandran Variyam, professeur à la School of Computing, lancera le projet New Directions in Algorithmic Replicaability, qui abordera le défi du caractère aléatoire dans les processus informatiques pour assurer la reproductibilité et la réplicabilité des algorithmes.

Selon Variyam, la reproductibilité est la pierre angulaire de la méthodologie scientifique et stipule que les pratiques de recherche doivent être reproductibles et produire des résultats cohérents, quelle que soit la personne qui effectue la recherche. Cependant, le caractère aléatoire inhérent aux algorithmes est en contradiction directe avec ce principe.

Dans le calcul, le caractère aléatoire est un ingrédient essentiel, a déclaré Variyam. Qu’il s’agisse de prédire la météo ou de simuler des phénomènes cosmiques, le hasard fait partie intégrante de la modélisation de systèmes complexes, mais il complique la recherche de la reproductibilité.

Cette question a soulevé des préoccupations majeures dans diverses disciplines scientifiques, en particulier ces dernières années, alors que le recours à la recherche basée sur les données continue de croître. Le hasard étant pratiquement impossible à éliminer, le projet Variyams vise plutôt à en limiter les effets.

L’initiative est conçue pour garantir des résultats prévisibles des calculs, même face à l’imprévisibilité inhérente, en adoptant une approche innovante qui croise le calcul et la géométrie, a déclaré Variyam. Nous avons constaté qu’un certain type de réplicabilité a un lien étroit avec la géométrie et que, dans certains contextes, cela se résume donc à résoudre un problème de géométrie.

Le projet Variyams explorera les algorithmes randomisés à travers le concept de partitionnement géométrique. L’utilisation innovante des cloisons isolées du projet peut être visualisée en plaçant un petit cercle sur une grille. Quel que soit l’endroit où le cercle est placé sur la grille, il ne touche que quelques carrés. Dans les espaces informatiques, les partitions isolées limitent les chevauchements et garantissent un caractère aléatoire contrôlé, ou l’idée selon laquelle tout caractère aléatoire qui se produit ne peut influencer que quelques ensembles prévisibles de résultats.

L’introduction de partitions isolées facilite non seulement la réplicabilité algorithmique, mais ouvre également la voie à de nouveaux cadres et outils théoriques, a déclaré Variyam. Ces innovations ont le potentiel de révolutionner notre compréhension des espaces multidimensionnels et de relever des défis permanents dans les mathématiques, la physique et les disciplines connexes. Les partitions que nous avons conçues ont en effet déjà trouvé des applications en informatique quantique.

Le projet et ses possibilités ont rapidement été reconnus au sein de la communauté universitaire. Des contributions clés au projet ont déjà été publiées dans des lieux de premier plan en informatique, notamment le Symposium sur la théorie de l’informatique et la Conférence sur les systèmes de traitement de l’information neuronale.

Variyam a déclaré que l’intérêt et la reconnaissance généralisés témoignent de l’impact positif futur que le projet aura sans aucun doute sur de nombreux secteurs scientifiques.

C’est passionnant de développer pour la première fois les bases de ces questions pratiquement importantes, non seulement pour l’informatique mais pour ces concepts mathématiques qui entrent en jeu.