Une Classe, un Chercheur : les collégiens de Voujeaucourt découvrent l’optimisation combinatoire

Enseignante et chercheure : deux métiers complémentaires

Au département Informatique de l’IUT Nord Franche-Comté, Karine Deschinkel, professeure des universités, enseigne la programmation en langage JAVA : « ça sert à créer et à donner à un ordinateur un mode d’emploi dans un langage qu’il comprend pour qu’il puisse ensuite exécuter des tâches très diverses et plus ou moins compliquées. On peut lui demander par exemple d’écrire un texte, de réaliser un calcul, de trier des données, mais aussi des tâches très complexes qui demanderaient énormément de temps à un être humain pour les réaliser manuellement. »

Chercheure, et directrice du DISC^{Département informatique des systèmes complexes (Institut FEMTO-ST)} de l’Institut FEMTO-ST, Karine Deschinkel travaille sur des problèmes d’optimisation combinatoire. Un thème complexe doté d’un nom complexe qui fait pourtant partie du quotidien. Habituée à vulgariser la thématique de ses activités de recherche, l’enseignante-chercheure explique l’un des projets sur lequel elle travaille actuellement, la collecte de données par un drone qui surveille une parcelle agricole : « des capteurs enfouis dans le sol d’une parcelle captent des informations telles que la température et l’humidité du sol. Comme ces capteurs ne peuvent qu’être enterrés, ils ne peuvent pas communiquer entre eux. Le drone circule alors au-dessus de la zone pour récolter les informations de ces capteurs afin que ces données soient ensuite analysées. Cela permet de savoir par exemple quand il est temps d’arroser, de réchauffer le sol, etc. donc une meilleure exploitation agricole. » Ce projet repose donc sur deux axes, la collecte de données et leur traitement. Karine Deschinkel travaille notamment à l’optimisation de l’itinéraire du drone : « il s’agit de trouver le parcours optimal du drone de manière à maximiser le nombre d’informations collectées et à minimiser le temps de vol du drone. »

Retour au collège !

Si la programmation est déjà enseignée au collège, ce n’est pas encore le cas pour l’optimisation combinatoire ! Après s’être présentée, après avoir expliqué sa thématique de recherche mais aussi ce qu’est l’université, son lieu de travail, le tout sous la forme d’un quiz amusant pour faire tomber les clichés sur ce que fait un enseignant-chercheur, l'informaticienne a proposé une séance de travaux pratiques aux collégiens.

En lien avec les cours d’électricité de 4^ème sur la relation tension-intensité, la loi d’Ohm (U=RxI), Karine Deschinkel a préparé un problème d’optimisation combinatoire aux élèves à partir d’un schéma électrique où ils devaient appliquer cette loi d’Ohm, et pour cela trouver la valeur de la résistance. « Pour faire intervenir la thématique de l’optimisation, les collégiens devaient ensuite, sur un site marchand, trouver quels types (valeur et prix) et combien de résistances acheter pour obtenir la valeur totale donnée tout en minimisant les achats. Ils ont commencé par calculer mentalement mais ont dû finalement le formaliser mathématiquement sous la forme d’une équation à plusieurs inconnues. Ils ont alors écrit cette équation dans un solveur de programmes, de calculs mathématiques, avec comme objectif de minimiser le coût d’achat tout en respectant la bonne valeur de résistance au total. »

Cette modélisation sous forme de programme linéaire, c’est-à-dire la modélisation d’un problème avec un objectif à minimiser ou maximiser avec des contraintes données s’applique à de nombreux domaines : « j’ai travaillé sur la tarification dans l’espace aérien ; en radiothérapie sur le placement de cellules radioactives ; en agriculture sur la collecte de données… »

Trois séances et des yeux qui pétillent

Après six heures d’intervention, c’est l’heure du bilan : « c’est l’occasion de travailler avec un public différent. C’est très enrichissant et c’est toujours surprenant d’aller à la rencontre de ces élèves : cette année, il s’agissait de collégiens. J’ai beaucoup apprécié leur spontanéité, leur naïveté et leur curiosité. » Si l’université est un univers encore parfois lointain pour les collégiens, grâce à « 1 classe/ 1 chercheur », l’enseignement supérieur est moins abstrait pour eux. Quant à l’intervenante, c’est pour elle une façon de prendre de la distance, du recul, et « de changer son quotidien, de rencontrer d’autres personnes, comme Olivier Loiget, enseignant en sciences physiques au collège de Voujeaucourt, et d’encourager les jeunes filles qui n’oseraient pas à poursuivre des études scientifiques. C’est l’occasion également de se poser des questions sur notre métier, sur ce que l’on peut apporter à la société. »

Une aventure positive pour les collégiens comme pour les enseignants : « C’était une formidable expérience, avec des jeunes qui ont les yeux qui pétillent, qui ont l’esprit de découverte. C’est un challenge de sortir de sa "routine" quand on enseigne toujours à la même tranche d’âge, même si, finalement, il n’y a jamais de routine quand on enseigne ! »

Source : Université de Franche-Comté