Cours été 1998: "Systèmes et programmation génétiques" Conférenciers invités Prof. Jean-Charles CEROTTINI Faculté de médecine de l'UNIL et Institut LUDWIG, Lausanne Prof. Denis DUBOULE Faculté des sciences, Université de Genève Dr Victor JONGENEEL Institut LUDWIG, Lausanne Prof. André LANGANEY Faculté des sciences, Université de Genève Organisation Ce cours, animé par le prof. Daniel MANGE, sera donné: tous les lundis, du 9 mars au 8 juin 1998, de 8h15 à 12h00, tous les vendredis, du 13 mars au 12 juin 1998, de 10h15 à 12h00, à la salle IN 203, Département d'informatique de l’EPFL. Certains exposés généraux, intitulés ci-après "leçon publique", ne nécessitent aucune connaissance préalable; les autres leçons impliquent une connaissance minimale en systèmes logiques et en programmation. Les personnes extérieures à l'EPFL qui sont intéressées à suivre régulièrement ce cours doivent acquitter une taxe semestrielle de 40.- fr. (inscription directement auprès du responsable du cours, lors d'une leçon). Les leçons publiques sont gratuites. Objectifs Les sciences du vivant et celles de l’ingénieur, après avoir longtemps divergé, convergent aujourd’hui et s’enrichissent mutuellement. La biologie moléculaire et l’informatique illustrent cette affinité; un langage semblable, basé sur un alphabet de quatre lettres pour la biologie (les quatre bases de l’ADN) et sur un alphabet de deux valeurs pour l’informatique, explique cette parenté inattendue. L’objectif de ce cours est donc de lancer un pont entre la biologie et l’informatique, en mettant un accent sur l’inspiration biologique dans la conception de nouveaux outils informatiques, qu’ils soient matériels ou logiciels. L’inspiration biologique découle ici de deux modèles majeurs: la phylogenèse, qui décrit l’arbre généalogique des espèces et leur évolution, et l’ontogenèse, qui s’attache au développement d’un individu isolé. Chacun de ces modèles servira de fil conducteur au cours proposé: l’ontogenèse est à la base de l’embryonique (ou embryologie électronique) qui vise la conception d’automates multicellulaires doués des propriétés de croissance, d’autoréparation et d’autoréplication. La phylogenèse conduit aux algorithmes évolutionnistes et à la programmation génétique, incarnés par des logiciels ou par des automates cellulaires capables d’évoluer: c’est la phylogénique. Pour nos hôtes extérieurs, nous avons rendu les deux filières (embryonique et phylogénique) aussi indépendantes que possible; dans la règle: la filière embryonique a lieu le lundi; la filière phylogénique a lieu le vendredi. Documentation La majorité des leçons de ce cours, à l'exception des exposés publics de nos hôtes biologistes, est basée sur le livre suivant, édité par les Presses polytechniques et universitaires romandes (PPUR): Bio-Inspired Computing Machines, Toward Novel Computational Architectures. Editeurs: Daniel MANGE et Marco TOMASSINI. Dès sa parution, ce volume sera disponible à la Librairie Polytechnique (Centre Midi). Contenu détaillé décrit à l'adresse Web: http://lslwww.epfl.ch/book1/ Calendrier: filière embryonique (chaque lundi à 8h15, salle IN 203) Lundi 9 mars: leçon publique (en collaboration avec le Dr Victor JONGENEEL, Institut LUDWIG) Introduction: objectifs du cours; pont biologie-informatique; sciences de la vie et vie artificielle. Qu'est-ce que la vie? Les caractéristiques des êtres vivants. Résumé de l'embryonique: application de l'embryologie au développement d'un nouveau matériel informatique. Lundi 16 mars Les balbutiements du projet: réalisation cellulaire d'un système logique à partir d'arbres de décision binaire; implémentation avec démultiplexeurs et multiplexeurs. Lundi 23 mars (en collaboration avec le Dr André STAUFFER, EPFL) Développement de la cellule définitive à multiplexeur (cellule MUXTREE). Méthode de synthèse, outils logiciels de développement et de simulation. Lundi 30 mars (en collaboration avec le Dr Pierre MARCHAL, CSEM) Développement de la cellule DMUXTREE construite autour d'un démultiplexeur: méthodes de synthèse, réalisation finale d'une cellule intégrée. Lundi 6 avril: leçon publique (Dr Victor JONGENEEL, Institut LUDWIG) Biologie moléculaire ou la logique du vivant. Lundi 20 avril: leçon publique (Prof. Denis DUBOULE, Faculté des sciences, Université de Genève) Embryologie et différenciation cellulaire. Lundi 27 avril Définition du génome artificiel de la cellule MUXTREE. Conception et programmation de l'interpréteur NANOPASCALINE destiné à exécuter séquentiellement le génome. Lundi 4 mai Conception d'une nouvelle cellule à grain grossier MICTREE; exemples d'un générateur de bruit aléatoire et de la montre électronique BioWatch (lère partie: théorie). Lundi 11 mai (exceptionnellement: salle INN 218) Cellule à grain grossier MICTREE; exemples d'un générateur de bruit aléatoire et de la montre électronique BioWatch (2ème partie: travaux pratiques). Lundi 18 mai: leçon publique (Prof. Jean-Charles CEROTTINI, Faculté de médecine de l'UNIL et Institut LUDWIG) Le système immunitaire. Lundi 25 mai (en collaboration avec le Dr Christian PIGUET, CSEM) Cicatrisation et tolérance aux pannes de circuits intégrés. Lundi 8 juin (en collaboration avec M. Gianluca TEMPESTI, EPFL) Concepts d'autotest, d'autoréparation et de reconfiguration; application aux réseaux cellulaires. Conception hiérarchique avec réseaux cellulaires et moléculaires. Autoréplication avec construction et calculation universelles. Conclusion: où en est le rêve de von Neumann? Calendrier: filière phylogénique (chaque vendredi à 10h15, salle IN 203) Vendredi 13 mars (en collaboration avec le Dr Moshe SIPPER et le prof. Eduardo SANCHEZ, EPFL) Introduction à la théorie des automates cellulaires. Application: le "jeu de la vie" selon Conway. Vendredi 20 mars (en collaboration avec MM. Jean-Luc BEUCHAT et Jacques-Olivier HAENNI, EPFL) L'automate cellulaire autoréplicateur de von Neumann: analyse, réalisation câblée et applications. Vendredi 27 mars: leçon publique (Dr Victor JONGENEEL, Institut LUDWIG) Introduction à la génétique. Vendredi 3 avril (en collaboration avec le Dr Moshe SIPPER, EPFL) Algorithmes évolutionnistes: introduction. Vendredi 24 avril: leçon publique (Prof. André LANGANEY, Faculté des sciences, Université de Genève) L'évolution des espèces. Vendredi 1 mai (en collaboration avec le Dr Moshe SIPPER, EPFL) Algorithmes évolutionnistes: applications. Vendredi 8 mai (en collaboration avec le prof. Eduardo SANCHEZ, EPFL) La programmation génétique. Vendredi 15 mai (en collaboration avec le Dr Moshe SIPPER et le prof. Eduardo SANCHEZ, EPFL) Algorithmes évolutionnistes et programmation génétique: applications et exercices. Vendredi 22 mai (en collaboration avec le prof. Eduardo SANCHEZ, EPFL) Environnements évolutifs (Tierra, Core Wars) et virus. Vendredi 29 mai en collaboration avec le Dr Moshe SIPPER, EPFL) Co-évolution des automates cellulaires: 1ère partie. Vendredi 5 juin (en collaboration avec le Dr Moshe SIPPER, EPFL) Co-évolution des automates cellulaires: 2ème partie. Vendredi 12 juin (en collaboration avec le prof. Jacques ZAHND et le Dr André STAUFFER, EPFL) Croissance d'automates cellulaires basée sur des systèmes de réécriture (L-systèmes). Accès à l'EPFL (carte Suisse, plan de Lausanne et plan de l'EPFL) Par train Descendre en gare de Lausanne CFF, traverser la Place de la Gare en direction du nord et prendre le Métro Gare-Flon. Changer de métro au Flon et prendre le Métro-Ouest (TSOL) jusqu'à la station EPFL. Durée du voyage complet: environ 20 minutes. Un billet unique (2.20 fr.) suffit. Par route Suivre l'autoroute en direction de Lausanne-Sud, puis prendre la sortie marquée "Université-EPFL". Utiliser le parking public couvert de l'EPFL, qui est payant (0.50 fr. pour la première heure, puis 1.- fr. par heure). Last updated: February 1998, by Alex Bänninger. In case of problems with this site, please contact www_adm@lslsun.epfl.ch Logic Systems Laboratory, http://lslwww.epfl.ch