ICON : Institut Convergences d'Orléans sur la transformation par le Numérique - Université d'Orléans

ICON : Institut Convergences d’Orléans
                  sur la transformation par le Numérique
L’ambition du projet ICON est de bâtir de l’interdisciplinarité au sein de notre campus à taille
humaine, en plaçant les Sciences du Numérique au centre d’un dialogue entre le plus grand
nombre de disciplines.
Le « Grand Campus d’Orléans » regroupe, dans un lieu unique de quelques centaines d’hectares,
une concentration exceptionnelle de laboratoires de recherche de pointe autour de l’Université
d’Orléans, du CNRS qui s’y trouve depuis presque 50 ans, du BRGM qui y a placé son siège social
et une partie conséquente de ses effectifs, et de l’INRA. Pour ces quatre partenaires
institutionnels, ICON sera un excellent moyen afin d’incarner et de stimuler le concept de Grand
Campus. Vingt-trois laboratoires, toutes disciplines confondues, participeront avec du personnel
aux activités interdisciplinaires d’ICON. Cette remarquable dynamique a soulevé un très fort
intérêt de la part des entreprises avoisinantes et des collectivités territoriales (Région,
Agglomération…). Plus de 50 entreprises, parmi lesquelles de grands groupes comme ATOS mais
aussi des start-up comme Cybeletech, ont manifesté leur souhait de participer à ICON et de
s’impliquer dans sa « graduate school » (cf. lettres de soutien). Orléans Technopole est aussi
d’une grande aide à ICON qui est complémentaire du Lab’O, incubateur des entreprises du
numérique, inauguré en avril 2015 avec un soutien très fort des collectivités locales (20 M€ de
travaux et un fond d'investissement de 22 M€). La Région Centre-Val de Loire a joué un rôle
majeur dans l’avènement du Grand Campus et voit en ICON un grand pas en avant pour ce
campus.
ICON a l’ambition de mettre en place, en un lieu unique, les activités de recherche et de
formation qui permettront aux étudiants, aux chercheurs, aux entreprises privées et aux services
publics de se rencontrer autour d’intérêts partagés.

Un grand campus porté par une recherche d’excellence. L'excellence de la recherche
conduite dans les laboratoires du grand campus est attestée par leur réussite aux appels à
projets PIA : les LabEx Voltaire (centré sur les géosciences) et CAPRYSSES (dans le domaine de
l’énergie) et l’EquipEx PlanEx (géosciences et matériaux) ont été obtenus par l’Université
d’Orléans et ses partenaires. Le BRGM a obtenu le projet Géodenergies, préfigurant un ITE, en
partenariat avec le CNRS et l’Université d’Orléans. Le Grand Campus est également partenaire
des LabEx Synorg et IRON (en chimie et science de la vie) et de l’EquipEx Ortolang (Linguistique).
Le campus orléanais héberge à la fois le Référentiel Géologique de la France, au BRGM, et la
base de données nationale des informations spatiales pédologiques à l’INRA. Le BRGM pilote
l’initiative OneGeology qui vise la création d’une carte géologique dynamique du monde, dans
le cadre du projet GEOSS (Global Earth Observation System of Systems). Le BRGM abrite
également une partie de la plate-forme européenne EPOS (European Plate Observing System).
L’équipe InfoSol de l’INRA coordonne le projet GlobalSoilMap dont l’objectif est la création
d’une base de données mondiale des informations spatiales sur le sol. L’Université d’Orléans et
le CNRS sont impliqués dans la Très Grande Infrastructure de Recherche Huma-Num (humanités
numériques). Des initiatives régionales, comme le Réseau Thématique Régional « Images » et la
fédération CaSciModOT (Calcul Scientifique et Modélisation Orléans-Tours) favorisent les
contacts et les échanges parmi les chercheurs. Le campus abrite également le Centre de Calcul
Scientifique en région Centre, adhérent de l'Equipex Equip@meso.

Un projet scientifique construit autour de 3 défis. L’organisation d’un travail
interdisciplinaire n’est pas chose facile. Les discussions menées entre chercheurs de
nombreuses disciplines impliqués dans ICON ont abouti à l’émergence de trois défis partagés.
Les deux premiers (modélisation multi-échelle et exploitation de gros volumes de données) sont
directement connectés à des problématiques stratégiques bien identifiées, tant au niveau

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européen (H2020) que national (SNRI) ou régional (smart specialization) et qui sont très
répandues autour du « big data » et du calcul haute performances (HPC). Ces domaines ne sont
pas spécifiques à Orléans mais les scientifiques concernés sont unanimes quant au fait qu’ils
apparaissent comme le meilleur moyen pour développer l’interdisciplinarité à l’échelle du
campus. Nous les aborderons en combinant les compétences des différentes disciplines
présentes dans ICON à celles des Sciences du Numérique. Une attention particulière sera
accordée aux domaines expérimentaux, pour lesquels l’évolution rapide des méthodes
numériques est un enjeu essentiel afin de rester au plus haut niveau mondial.
-   La Modélisation et simulation multi-échelles est nécessaire pour aborder l’imbrication des
    phénomènes micro et macro qui doivent être modélisés à travers plusieurs échelles de
    temps et d'espaces. Concevoir un cadre scientifique générique et les outils adéquats pour la
    modélisation multi-échelle apparaît comme un défi à toutes les disciplines. On retrouve dans
    tous les domaines d’ICON des questions comme la traduction des observations et des
    modèles de processus à petite échelle vers des phénomènes à grande échelle. La résolution
    de ces problèmes nécessite à la fois des méthodes mathématiques adaptées et des
    simulations numériques utilisant des moyens de calcul haute performance (algorithmes
    parallèles, meta-langages).
-   La gestion et l’exploitation des gros volumes de données est possible de nos jours grâce au
    Cloud Computing, combiné à des outils statistiques et de fouille de données. Nous déclinons
    ce grand domaine dans deux directions : l'analyse d'images et la visualisation des données
    et la recherche d'anomalies et de tendances cachées. Les outils mathématiques et
    informatiques actuels permettent la visualisation dynamique de grandes quantités de
    données de domaines différents (microscopie électronique, imagerie médicale ou de
    données biologiques, RMN...) mais aussi l'interprétation des résultats, le diagnostic, la la
    prise de décision. Dans le flot de données qui sont collectées, l'information pertinente se
    concentre parfois dans une infime partie des données (gène modifié, transaction bancaire
    frauduleuse…) qu'il convient donc d'identifier ; ceci passe par des outils mathématiques et
    algorithmiques spécifiques. Un troisième axe concerne les géo-données. Les bases de
    données nationales sur le sol (INRA) et sous-sol (BRGM) sont gérées sur Orléans, et l’un des
    objectifs d’ICON est de renforcer notre position de leader mondial du traitement des
    données du sol et du sous-sol.
-   La recherche reproductible est devenue une question essentielle pour la crédibilité des
    résultats scientifiques. Orléans est très actif en ce domaine. Plusieurs projets développés sur
    Orléans, en économie (Exec&Share et RunMyCode au laboratoire LEO) et en physique
    (Activepapers et ReScience au laboratoire CBM) poursuivent cet objectif. Deux rencontres
    nationales ont eu lieu à Orléans sur le sujet en 2012 et 2015 et un forum d'échanges
    comprenant 128 membres sur toute la France a été créé à Orléans. Si ce challenge n'est pas
    strictement scientifique (encore que ré-exécuter un code sur un autre jeu de données peut
    amener à des résultats), il est d'importance pour toutes les communautés. Un dialogue
    entre toutes ces communautés ne peut être que bénéfique et productif.
L'ensemble de la communauté d'ICON partage aujourd’hui ces questions, avec des approches et
des réponses différentes suivant les domaines et qui sont menées par des petits groupes de
chercheurs en interaction entre eux. L'enjeu crucial est de partager ces approches afin non
seulement de nourrir les différents champs scientifiques, mais aussi de développer de nouveaux
questionnements interdisciplinaires. Le cas le plus évident est celui de la recherche
reproductible qui est, par essence, commun à toute les disciplines. Ces trois défis constituent
une base commune pour la communauté orléanaise afin d'initier un dialogue conduisant à
terme à la définition de projets interdisciplinaires, non seulement entre membres des
laboratoires mais aussi avec les entreprises partenaires.
Ces défis ne sont évidemment pas cloisonnés et possèdent des intersections importantes. Cette
organisation pourra faire l’objet d’évolutions dans le temps, en suivant notamment les
recommandations du conseil scientifique.

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Une organisation autour de projets « IRL ». Pour donner vie à ces projets et faire se
rencontrer et échanger dans la durée la communauté d'ICON, des Laboratoires
Interdisciplinaires de Recherche (IRL) seront mis en place, sur le modèle des équipes projet
                                              d’INRIA. Les chercheurs impliqués continueront
                                              d'être affectés dans leur laboratoire pour être
                                              toujours immergés dans leur recherche d'origine,
                                              mais ils disposeront d'un lieu de rencontre dédié
                                              à chacun des défis grâce aux IRL. Les projets
                                              scientifiques forgés dans les IRL relèvent des
                                              mathématiques et/ou de l’informatique et
                                              incluent aussi une ou plusieurs des disciplines
                                              des membres d'ICON. Chaque défi a vocation à
                                              créer autant de projets que nécessaire.
                                              Voici quelques exemples de projets autour de
                                              l’IRL « Modélisation et simulation multi-
                                              échelles » : tectonique des plaques ; Propagation
                                              des ondes sismiques ; Suivi en temps réel des
                                              accidents industriels ; Modélisation multi-
échelles des processus de fabrication de nouveaux matériaux ; De la dynamique moléculaire aux
propriétés biologiques d’une cellule.
Autour de l’IRL « Gestion et exploitation des gros volumes de données » : Bases de données
globales pour le sol et le sous-sol ; De l'ADN aux organismes ; Imagerie moléculaire ; Détection
de fraudes ; Ontologies pour l’analyse de textes et de la parole.
Autour de l’IRL « Recherche reproductible » : Une plateforme multi-disciplinaire pour garantir la
qualité des codes de calcul ; Spécifications formelles pour des modèles complexes de calcul.
La liste des projets est naturellement amenée à évoluer dans le temps. Ces IRL permettront aux
scientifiques de partager des questions communes mais appliquées à des domaines différents,
d’échanger des idées et des méthodes, de développer des outils basés sur des recherches
mathématiques et informatiques de pointe. L’hypothèse fondatrice d’ICON est que l’innovation
dans une discipline peut venir d’une autre discipline et que l’expérience partagée autour de défis
numériques peut faciliter le transfert d’idées et de concepts entre disciplines. Les IRL rendront
compte annuellement de leurs résultats et de leur projets.

Une « Graduate School « ICON ». L'objectif principal d’ICON est la création d’une « graduate
school » (école universitaire de recherche) innovante où les étudiants peuvent se former dans
un contexte interdisciplinaire. Cette école réunira des étudiants de différentes origines :
mathématiciens, informaticiens, géologues, physiciens, chimistes, biologistes, linguistes,
économistes, etc. Ils seront formés en tant qu’experts dans l’une des disciplines d’ICON avec un
bon bagage en science du numérique, capables d’implémenter la transformation numérique
dans leur discipline, ou en tant qu’experts du numérique (data scientists, calcul haute
performance) ayant déjà une bonne expérience du travail collaboratif. La force des diplômés
d’ICON sera la dualité de leur profil, sciences appliquées/sciences du numérique ou sciences du
numérique/sciences appliquée selon leur licence d’origine.
Cette école rompt avec les cursus classiques de l’Université d’Orléans. La première innovation
de ce cursus est d’établir une continuité entre le master et le doctorat, ce qui n’est pas le cas
actuellement : les doctorants sont inscrits dans des écoles doctorales, les étudiants de master
sont dans des composantes UFR. Le cursus intégré master/doctorat possède plusieurs grands
avantages. Il permet une meilleure cohérence et plus de flexibilité lors d’un cursus de 5 ans.
Ainsi, les cours proposés peuvent être suivis soit pendant les deux années de master, soit
pendant la thèse, en parallèle du projet de recherche. Un autre avantage est qu’il encourage
fortement les entreprises et les collectivités à recruter des étudiants au niveau doctorat. La sous-

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représentation des docteurs dans le monde de l’entreprise est une regrettable particularité
française en total décalage par rapport au marché du travail globalisé.
Une autre rupture est que les étudiants seront plongés dans un contexte interdisciplinaire
depuis le début, à travers des projets interdisciplinaires échafaudés en amont. Ces projets
seront basés sur les recherches interdisciplinaires déjà menées par les chercheurs d’ICON.
Chaque projet sera mené par un
petit groupe (4 à 6 étudiants)
venant de cursus de base
(licence)       différents       :
mathématiques, informatique
et le domaine d’application :
géosciences,            physique,
biochimie, économie, etc. Les
étudiants chercheront par eux-
mêmes les outils et les
méthodes, sous l’encadrement
d’enseignants et chercheurs
impliqués dans le projet
scientifique initial. L’avantage
de ces projets prédéfinis est que
les enseignants anticiperont les besoins et guideront les étudiants vers les ressources éducatives
appropriées, parmi lesquelles des SPOC (Small Private Online Courses) créés pour l’occasion. Le
programme comportera peu de cours magistraux, et la plupart du temps d’enseignement sera
passé à encadrer ces projets et à aider les étudiants à dépasser les difficultés. Ces projets seront
aussi une opportunité pour les étudiants dans leur initiation à la conduite de projet. La plupart
des modules seront ouverts à la formation continue, permettant aux employés des entreprises
partenaires d’en profiter pour approfondir leurs compétences.
Les cours seront délivrés par des chercheurs de l’Université d’Orléans, du CNRS, du BRGM, de
l’INRA ou des partenaires privés afin de couvrir un large spectre d’applications. Cette proximité
entre les étudiants et les experts du milieu professionnel doit amener ces derniers à repérer et
pousser certains étudiants à préparer des thèses CIFRE. L'objectif d'ICON est d'arriver
progressivement à tripler le nombre de CIFRE soutenues à l’Université d’Orléans. Quasiment
75% parmi les plus de 50 entreprises intéressées par ICON envisagent d’accueillir un doctorant,
rendant réaliste cet objectif. Ces doctorants irrigueront le tissu industriel, répondant ainsi à un
besoin exprimé par les entreprises et les collectivités et largement partagé par le monde
académique. Nous planifions de recruter un tiers des étudiants en provenance de l’étranger,
notamment en proposant des bourses d’études pour le master.
Le site Totem. L’un des objectifs centraux du projet est de promouvoir des échanges entre
disciplines et entre la recherche, la formation et la société, de manière large. ICON met à
disposition un lieu unique où les experts académiques de toutes les disciplines rencontreront
les experts des entreprises privées et travailleront en collaboration étroite avec les étudiants de
master et de doctorat sur les défis interdisciplinaires. Ces échanges directs et soutenus
accélèreront le transfert et la création des savoirs. ICON sera localisé dans un bâtiment qui abrite
actuellement les services centraux support de la recherche de l’université. Cette position
stratégique, que toute personne du grand campus peut rejoindre en 10 minutes, est un gage
pour la facilité des échanges qui feront d’ICON une « raffinerie de données », c’est-à-dire un
lieu où les données brutes seront transformées en résultats scientifiques et en services pour la
société. Le bâtiment abrite également la Maison pour la Science de la Région Centre-Val de Loire,
ouverte en 2014, dédiée à la formation scientifique des enseignants du primaire et du
secondaire.
ICON démarrera avec les deux domaines scientifiques les plus représentés sur le Grand Campus :
les géosciences et le domaine énergie-matériaux. Les autres domaines rejoindront le projet

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progressivement. Nous espérons avoir une couverture quasi-exhaustive des domaines deux ans
après le démarrage du projet, en atteignant 216 équivalents temps plein. Le levier à long terme
(T0 + 10 ans) s’appuie notamment sur des collaborateurs venus d’entreprises privées. ICON a
soulevé un remarquable intérêt auprès de celles-ci, avec plus de 50 entreprises souhaitant
prendre part au projet, et nous estimons que nous attirerons 100 membres actifs venus du privé,
à T0 + 10 ans. ICON devra s’autofinancer à cette échéance. Les bourses de master et de doctorat
et le financement des IRL sera obtenu en provenance des partenaires privés, à travers la
fondation partenariale de l’université. Le soutien des entreprises, étayé par les nombreuses
lettres exprimant leur adhésion au projet et leur intention de s’y impliquer avec des ressources,
nous permet d’envisager avec confiance le futur d’ICON au-delà des 10 années de financement
par le PIA.

ICON dans un écosystème socio-économique dynamique et fertile. ICON arrive dans un
milieu fertile, comportant des structures support pour le transfer technologique (Orléans
Technopole, ARITT, Fablab, Nekoe…), des entreprises (Antea Group, ATOS, CybeleTech...) et des
pôles de compétitivité (DREAM, S2E2, Elastopole, Cosmetic Valley) liés aux forces scientifiques
du projet. Cet environnement favorable s’est encore renforcé avec l’arrivée, en 2015, d’un
hôpital doté d’équipements de pointe, et de nouveaux acteurs comme le campus d’AgreenTech
Valley (en 2017) et le nouveau centre régional d’ATOS (en 2018) qui abritera 500 ingénieurs.
ICON est également tout près du Fablab de l’université. Le projet sera en symbiose avec
l’incubateur numérique d’Orléans, le Lab'O. Le Lab'O a été lancé en avril 2015 et héberge déjà
40 start-up. Des actions communes ICON/Lab’O seront organisées pour réunir les mondes de la
recherche et de l’entreprenariat innovant et de développer leurs interactions. À terme, en lien
avec ses partenaires économiques (CA, Orange, ERdf, Atos, Thelem...) ICON sera un lieu du
transfert technologique en lien avec l'ARITT, Orléans Technopole et le Lab'O. Notre objectif est
de lancer 50 jeunes pousses dont 20 initiées par des docteurs issus d'ICON.

Une gouvernance agile. Les programmes d’ICON tant du point de vue de la formation (via la
Graduate School) que de la recherche (via les IRL) seront implémentés par le Comité Exécutif.
La composition de ce comité, qui sera dirigé par Stéphane Cordier, est détaillée dans le dossier
complet.
La gouvernance d'ICON sera composée d’un Comité de Pilotage, d'un Comité Scientifique (SAB)
et d'un Comité Industriel (IAB). Le Comité Exécutif sera chargé de faire des propositions pour
faire évoluer les programmes sur la base des recommandations du SAB et du IAB et de rendre
opérationnelles les décisions du comité de pilotage. Le comité de pilotage, décrit dans le dossier,
sera l’instance décisionnelle du projet ICON.

Pour conclure, rappelons que les objectifs d'ICON sont en phase avec les priorités stratégiques
de la recherche au niveau régional, national et européen.
Le numérique, grâce à l’explosion des capacités de calcul et de stockage, allié à un flux toujours
croissant des données générées par des objets de plus en plus connectés, a commencé à
transformer radicalement la société. Cette transformation par le numérique n’a très
vraisemblablement pas encore terminé d’impacter l’ensemble des secteurs socio-économiques
mais également, et c’est au cœur du projet ICON, la plupart des domaines de la recherche
scientifique.
L’Institut Convergence d'Orléans sur la transformation par le Numérique (ICON), en promouvant
les sciences du numérique comme non seulement un socle d'échanges et de partages pour tous
les acteurs du numérique mais encore comme catalyseur de projets interdisciplinaires, ferments
d'innovations par la transformation numérique, contribuera à faire converger les intérêts de la
recherche scientifique, de la formation de nouveaux talents et du développement des
entreprises.

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