Archives du séminaire de calcul formel et complexité
2012-2013



Vendredi 28 septembre 2012
Jacques-Arthur Weil (XLIM, Limoges)
Intégrabilité de systèmes hamiltoniens : une version effective du critère de Morales-Ramis-Simo
(travail commun avec Ainhoa Aparicio)

Le critère de Morales-Ramis-Simo permet de tester l'intégrabilité ou non de systèmes dynamiques hamiltoniens en étudiant les équations variationelles obtenues en étudiant le comportement de trajectoires proches d'une trajectoire connue. Techniquement, il s'agit de tester si ces équations (de grands systèmes différentiels linéaires) ont un groupe de Galois différentiel virtuellement abélien.
Nous montrerons comment cette condition, d'apparence bien abstraite, peut-être testée effectivement en utilisant une technique de réduction de systèmes différentiels linéaires à une forme sur laquelle l'algèbre de Lie du groupe de Galois se lit bien.
L'exposé se voudra auto-contenu ;  nous utiliserons essentiellement des idées simples sur les algèbres de Lie et de l'algèbre linéaire classique.
 
 
Vendredi 5 octobre 2012
Alexandre Le Meur
Certificats de positivité pour plusieurs polynômes en une seule variable
 
 
Vendredi 19 octobre 2012
Daouda Niang Datta
Caractérisation de type Hurwitz des Systèmes Commutés Planaires Globalement Uniformément Asymptotiquement Stables

My talk will focus on recent results concerning the stability problem for the planar linear switched system x'(t) = u(t) A x(t) + (1 − u(t)) Bx(t) , x = (x1, x2) in R2 where the real matrices A, B are Hurwitz and for t>0 u(t) in {0,1} is a measurable function.
We give a Hurwitz like characterization of globally uniformly asymptotically stable planar switched systems. We will also give a "practical" version of the main result in [NS] using real algebraic geometry tools.
This new approach give a Hurwitz like characterization of switched systems which share a same strict or large common quadratic Lyapunov function and simplify the main result in [BBM].

References :
- [BBM] M. Balde, U. Boscain, P. Mason, A note on stability conditions fo planar switched systems , international journal of control, Vol 82, n 10, 1882-1888, (2009).
- [NS] R. Shorten and K. Narendra. Necessary and sufficient conditions for the existence of a common quadratic Lyapunov function for two stable second order linear time-invariant systems. In Proceedings 1999, American Control Conf., pages 1410-1414, 1999.
- [BBMZ ]M. Benaïm, S. L. Borgne, F. Malrieu and P. A. Zitt "On the stability of planar randomly switched systems"
 

 
Vendredi 9 novembre 2012
Tristan Vaccon (IRMAR)
Algorithme F5 matriciel et évaluation de sa perte de précision. Application vers un calcul de base de Gröbner p-adique.

Jean-Charles Faugère a proposé en 2002 un nouvel algorithme de calcul de bases de Gröbner dont le principe, étudié ensuite par Magali Bardet en 2004, est entièrement matriciel : l'algorithme F5 matriciel. Il se trouve à ce jour parmi les algorithmes les plus rapides pour le calcul d'une base de Gröbner.
Après une présentation de cet algorithme, nous verrons qu'il peut être adapté pour étudier le calcul d'une base de Gröbner de polynômes connus de manière approchée, et en particulier, contrôler les pertes de précision dans ce calcul.
On s'intéressera plus particulièrement au cas du calcul d'une base de Gröbner sur Q_p.

Références :
Jean-Charles Faugère. A new efficient algorithm for computing Gröbner bases without reduction to zero (F5). In Proceedings of the 2002 international symposium on Symbolic and algebraic computation, ISSAC '02, pages 75-83, New York, NY, USA, 2002. ACM.
M. Bardet, "Étude des systèmes algébriques surdéterminés. Applications aux codes correcteurs et à la cryptographie", thèse de doctorat, Université Paris VI, Décembre 2004.
 


 
Mardi 20 novembre 2012 à 14h00 en salle des thèses, bâtiment 2A, Campus de Beaulieu.
Soutenance de thèse de Matthieu Legeay
Titre : "Utilisation du groupe de permutations d'un code correcteur pour améliorer l'efficacité du décodage"
   


 
Vendredi 23 novembre 2012, exceptionnellement deux exposés, à 10h30 et à 11h30

--10h30 : Clément Pernet (Université Joseph Fourier, Grenoble, LIG)
Adaptive decoding for dense and sparse evaluation/interpolation codes

We will present recent work on evaluation-interpolation error correcting codes. It is motivated in
the study of algorithm based fault tolerance (ABFT) applied to parallel exact linear algebra.
Indeed evaluation/interpolation schemes allow to split the computational load of one problem into
several independent tasks, making the problem embarassingly parrallel.
In the context where soft-errors occur during the computation of some of these tasks, the
evaluation/interpolation codes make it possible to still recover the result provided that some
amount of redundant information has been computed.
In a first part we will focus on the interpolation of dense polynomials with errors, and their
equivalent over the ring of integer: the CRT-codes (Chinese Remainder Theorem).
We will introduce a more general error model allowing to derive tighter bounds on the error
correction capacities of such codes. Then we will describe some improvements making the error
correction capacity adaptive with respect to the exact amount of information of the result to be
computed.
In a second part we will focus on the interpolation of sparse polynomials with errors. After proving
a lower bound on the required number of evaluation points, we will present a unique decoding algorithm matching that bound and a list-decoding variant of it, with a lesser requirement on the number of evaluations.

--11h30 : Ilya Dumer (University of California at Riverside)
Covering a sphere with  spheres: Rogers bound revisited.

Given a sphere of any radius in an n-dimensional Euclidean space, we study the coverings of this sphere with unit spheres of radius 1. Our goal is to design a covering of the lowest covering density, which defines the average number of unit spheres covering a point in a bigger sphere. For growing n, we obtain the covering density of the order (n ln n)/2 or less.   The techniques combine random-coding arguments with new "porous" covering design and  geometric estimates. This new bound gives the lowest covering density known to date and is half the order n ln n established in the classical Rogers bound of 1956.
 


 
Vendredi 7 décembre 2012
Christophe Tran (IRMAR)
Calcul de couplages sur courbes elliptiques via les Elliptic Net, relations avec les fonctions thêta.

Dans les années 2000, l'utilisation des couplages en cryptographie a permis le développement de nombreux protocoles . Jusqu'à récemment, le calcul des couplages reposait exclusivement sur l'algorithme de Miller. En 2007, Katherine Strange proposa une méthode originale de calcul du couplage de Tate,  basée sur l'utilisation d'un outil provenant de la théorie des suites récurrentes, les elliptic nets. Après avoir étudié cet algorithme, nous examinerons les liens profonds entre la théorie des elliptic net et celle des fonctions thêta. En particulier, on verra que la formule du couplage de K. Strange est un cas particulier de la formule donnée par David Lubicz et Damien Robert.
 


 
Vendredi 18 janvier 2013
Pierre-Jean Spaenlehauer (University of Western Ontario/INRIA)
Résolution de systèmes polynomiaux structurés et applications en Cryptologie et en Géométrie Réelle.

Les systèmes polynomiaux multi-homogènes, déterminantiels et booléens jouent un rôle prépondérant dans plusieurs applications en Cryptologie, en Géométrie Réelle et en Optimisation. Dans cet exposé, par des méthodes de calcul de bases de Gröbner et sous des hypothèses de généricité sur les coefficients de ces systèmes, je présente de nouvelles bornes de complexité asymptotique pour leur résolution :
 - dans le cas déterminantiel et dans le cas bilinéaire, ces bornes permettent d'identifier des sous-familles de systèmes pour lesquelles la complexité de résolution est polynomiale en le nombre de solutions ;
 - pour les systèmes quadratiques booléens, un nouvel algorithme de résolution est proposé. Pour un système de n équations en n variables, l'espérance de la complexité d'une variante probabiliste est O(2^(0.792 n)) sous des hypothèses algébriques sur le système d'entrée, ce qui permet de résoudre exponentiellement plus rapidement que par recherche exhaustive.
L'obtention de ces bornes passe par une analyse de la structure algébrique de ces systèmes ; ceci conduit à des formules explicites pour la série de Hilbert générique des idéaux associés. Cette analyse sera illustrée par des applications en Cryptologie (cryptanalyse de MinRank, HFE et QUAD) et en Géométrie Réelle (calcul de points critiques).

Travaux commun avec Jean-Charles Faugère et Mohab Safey El Din (systèmes déterminantiels et multi-homogènes) et avec Magali Bardet, Jean-Charles Faugère et Bruno Salvy (systèmes booléens).

 
Vendredi 25 janvier 2013
Romain Basson (IRMAR)
Algèbre d'invariants des formes binaires en caractéristique positive

Le développement d'une algorithmique pour les espaces de modules de courbes hyperelliptiques (en petit genre) peut s'envisager via la théorie classique des invariants des formes binaires ; une courbe hyperelliptique de genre g étant simplement reliée à une forme binaire de degré 2g+2. La description et la construction effective de ces algèbres d'invariants en caractéristique nulle ont débuté dans la seconde moitié du XIXème siècle, donnant d'ailleurs naissance aux prémices de l'algèbre commutative, et culminé en 1967 avec le résultat de Shioda concernant les octiques (qualifié de "tour de force" par Mumford !). En revanche, le cas des petites caractéristiques positives reste largement ouvert, notamment pour les octiques. Ainsi, après avoir donné un aperçu de la théorie classique, j'exposerai les résultats actuels concernant les algèbres de formes octiques en petites caractéristiques positives.
 

Vendredi 8 février 2013, exceptionnellement à 11h30
Alexei Tsygvintsev (UMPA, ENS Lyon)
Equations différentielles en biologie :  du Lotka-Volterra à Kirschnter et Panetta

En 1986 Kirschner et Panetta ont proposé un modèle mathématique  pour décrire comment le  système immunitaire contrôle le développement de cancer.
Nous discutons les applications et prévisions basées sur ce modèle et montrons comment le  phénomène de réapparition instantanée du cancer, qui échappe au système immunitaire,  peut être analysé.
En modélisation nous utilisons le système de 3 équations différentielles avec paramètres. Pour analyser les diverses questions de stabilité, d'existence des variétés invariantes etc il est nécessaire d'appliquer le calcul formel vu la complexité du problème.


Références
1. A. Tsygvintsev, D. Kirschner, S. Marino, A mathematical model of Gene Therapy for the Treatment of Cancer , in the book  "Mathematical Models and Methods in Biomedicine", Springer Verlag, berlin,  2012
2. D. Kirschner, A. Tsygvintsev. On the global dynamics of a model for tumor immunotherapy, Journal of Mathematical Biosciences and Engineering, Volume 6(3), pp 573-583, 2009
 

Vendredi 15 mars 2013
Antonia Wachter-Zeh (Ulm University & IRMAR)
Bounds on list decoding rank metric codes.

Gabidulin codes can be seen as the analogs of Reed–Solomon (RS) codes in rank metric. There are several efficient decoding algorithms up to half the minimum rank distance. However, in contrast to RS codes, there is no polynomial-time list decoding algorithm; it is not even known, whether such an algorithm can exist or not. An exponential lower bound on the number of codewords in a ball of radius τ around the received word would prohibit polynomial-time list decoding since the list size can be exponential, whereas a polynomial upper bound would show that it might be possible.
We provide bounds on the list size of rank metric codes in order to understand whether polynomial-time list decoding is possible or not. Three bounds on the list size are proven.
The first is a lower exponential bound for Gabidulin codes and shows that for Gabidulin codes no polynomial-time list decoding beyond the Johnson radius exists.
Second, an exponential upper bound is derived, which holds for any rank metric code of length n and minimum rank distance d.
The third bound proves that there exists a rank metric code such that the list size is exponential in the length for any radius greater than half the minimum distance.
This implies that there cannot exist a polynomial upper bound depending only on n and d as the Johnson bound for Hamming metric. All three bounds reveal significant differences to codes in Hamming metric.


Vendredi 22 mars 2013
Alexander Zeh (Ulm University & LIX)
Minorer la distance minimale d'un code cyclique par intégration dans un code produit.

A cyclic code is associated with another cyclic code to bound its minimum distance by considering the corresponding (cyclic) product code. The algebraic relation between these two codes allows the formulation of syndromes and a key equation.
We outline the decoding approach for the case of errors and erasures and show how the Extended Euclidean Algorithm can be used for decoding.


Vendredi 29 mars 2013
Thierry Combot (IMCCE)
Algorithmes pour la non-intégrabilité

Soit V une fonction rationnelle en deux variables, homogène de degré k et avec des paramètres a. Nous présentons un algorithme construisant une liste de conditions polynomiales sur a nécessaires pour l'intégrabilité du système dynamique associé au potentiel V. Lorsque ces conditions sont satisfaites, le potentiel V satisfait au moins toutes les contraintes d'intégrabilité de Morales-Ramis-Simo à l'ordre 2 au voisinage de toutes les orbites homothétiques, sauf éventuellement dans un cas particulier avec k pair. On applique cet algorithme sur des exemples déjà traités, permettant de reproduire et de corriger certains résultats, et d'aller plus loin dans le cas V polynomial.
Travail en collaboration avec Alin Bostan et Mohab Safey-El-Din.
 
 
Vendredi 31 mai 2013
Gwezheneg Robert (IRMAR)
Métrique rang et codes de Gabidulin en caractéristique zéro.

Après avoir introduit les $theta$-polynômes et précisé plusieurs de leurs propriétés (notamment le lien entre leur degré et la dimension de l'espace des racines, ainsi que la construction d'un $theta$-polynôme s'annulant sur un espace donné), je donnerai 4 définitions de métrique "rang". Nous verrons qu'il n'y a en fait que deux métriques distinctes, et que celles-ci sont en fait identiques sous une hypothèse raisonnable. Enfin, nous verrons comment généraliser les codes de Gabidulin (codes correcteurs sur des corps finis et en métrique rang) à des corps de caractéristique nulle, ainsi qu'un algorithme de décodage qui reste valable.


Vendredi 7 juin 2013
Laureano Gonzalez-Vega (Universidad de Cantabria, Spain)
Polynomial Algebra By Values

We will show how to work with univariate polynomials known only by values and whose coefficients are not going to be interpolated. Several formulae for the resultant will be presented together with their application to problems coming from Computer Aided Geometric Design (intersection determination, topology computation, offsets manipulation, etc.).


Vendredi 14 juin 2013
Primitivo B. Acosta-Humánez (Universidad del Norte, Colombia), joint work with Erwin Suazo
Liouvillian Propagators, Riccati Equation and Differential Galois Theory

In this talk a Galoisian approach to build propagators through Riccati equations is presented. The main result corresponds to the relationship between the Galois integrability of the linear Schr\"odinger equation and the virtual solvability of the differential Galois group of its associated characteristic equation. As an application we find the propagator for a generalized harmonic oscillator that has applications describing the process of degenerate parametric amplification in quantum optics and the description the light propagation in a nonlinear anisotropic waveguide.