Network resilience - application to the humanitarian crisis response system

Description du sujet :

Le contexte politique, sécuritaire et environnemental des régions de Nampula et Cabo Delgado, au Mozambique, entraîne des défis logistiques majeurs, auxquels s’ajoutent une maîtrise et une compréhension incomplètes de l’environnement logistique par les acteurs de l’aide. En effet, le manque d'accès, les contraintes de sécurité et l'état des infrastructures dans ces zones entravent la présence des acteurs humanitaires, mais aussi l'acheminement de l'aide. Les régions de Nampula et de Cabo Delgado ont été confrontées à des problèmes de sécurité liés à des groupes armés. Cette insécurité peut rendre les opérations humanitaires dangereuses et entraîner des retards ou interruptions dans la chaîne d’approvisionnement. Les mouvements réguliers des populations affectées, déplacées par l'intensification du conflit, qui incluent l'utilisation d'explosifs et, d'autre part, les mouvements des populations de retour dans leurs lieux d'origine car elles n'ont pu satisfaire leurs besoins dans leurs lieux de déplacement, peuvent également rendre difficiles la planification et la distribution efficaces des fournitures essentielles. Enfin, les zones côtières comme Cabo Delgado sont également très vulnérables à la multiplication des aléas climatiques, tels que les tempêtes et les inondations, qui peuvent endommager les infrastructures (routières, de stockage, etc) et perturber la réponse en termes de délais, de coûts et de qualité. Tous ces facteurs combinés entraînent des défis logistiques, sécuritaires et opérationnels supplémentaires pouvant rendre la logistique humanitaire moins performante et limiter l’accès aux populations les plus vulnérables.

Ce stage se déroulera en plusieurs étapes. 

Dans un premier temps, il s’agit de modéliser un environnement logistique (entrepôts, aéroports, hôpitaux, écoles, camps de réfugiés, routes, etc) au travers de leurs interactions, formant ainsi un réseau complexe de plusieurs couches. Ce modèle permettra de mieux comprendre les interactions complexes entre tous les constituants du réseau.  Une base de travail existe déjà, mais applicable uniquement aux réponses aux crises naturelles. L’étudiant donc en charge d’étendre ce modèle à des situations plus complexes comme celles rencontrées au Mozambique. Des contacts avec les équipes de notre partenaire Handicap International (HI), présent sur place, faciliteront cette étape. 

Dans un second temps, l’étudiant étudiera la robustesse théorique (sous forme d’attaques aléatoires non nécessairement destructives, i.e. en dégradant les liens) en faisant appel à des outils comme la percolation non-Bernoulli et les approches de « first passage ». Les décompositions de type k-core adaptées pourront aussi être testées. Une recherche avec la courbure du réseau (correspondance géométrique d’un réseau) sera aussi envisagée pour clairement identifier les liens d’engorgements. Puis via des simulations de crise plus réelle il faudra identifier les points de blocages et zones isolées, et proposer des solutions opérationnelles plus cohérentes pour y faire face (ex: route de contournement, actions préventives, reconstructions de routes, etc). 

Enfin l'étudiant devra proposer des stratégies de résilience (procédé de rewiring) basé sur des fonctions de courbures du réseaux afin d'aider les acteurs humanitaires à faire face aux situations de crise. A partir dse donneés fournies par notre partenaire Handicap International, les modèles et les strtégies pourront être ajustées pour obtenir un POC.

Le laboratoire DISP (Décision & Information pour les Systèmes de Production, EA4570) rassemble les chercheurs et enseignant-chercheurs de l’Université de Lyon autour d’une double expertise en Génie Industriel et Informatique pour l’entreprise.

Pour répondre aux défis scientifiques posés par les mutations du monde socio-économique, il réalise des recherches sur la conception et le déploiement de méthodes d’aide à la décision et de systèmes d’information pour l’amélioration de la performance des systèmes de production de biens et de services et des chaînes logistiques globales.

Sa double expertise, s’appuyant sur des compétences en Modélisation, Recherche Opérationnelle, Simulation, Génie logiciel, Intelligence artificielle, Planification, Ordonnancement, et Aide à la décision, lui permet de considérer ces systèmes complexes dans leurs dimensions techniques, structurelles, organisationnelles et humaines simultanément.

Ses membres sont répartis sur 5 établissements de l’Université de Lyon :l’INSA Lyon, l’Université Lumière Lyon 2 et l’Université Claude Bernard Lyon 1, établissements tutelles, ainsi que l’Université Jean Monnet de Saint Etienne et l’EMLYON Business School.

Leurs activités concernent :

Le développement de nouvelles connaissances, leur transfert et leur application dans les entreprises, dans le cadre d’une recherche scientifique théorique et appliquée,

La diffusion et la valorisation de ces résultats,

La formation à et par la recherche, notamment dans le cadre de directions de thèses de doctorat,

L’expertise scientifique et l’appui à la recherche,

Et la diffusion de la culture et de l’information scientifique.

• We are looking for a candidate with an interest in humanitarian issues,
• with skills in applied mathematics: differential geometry, topology, graph theory, possibly statistical mechanics, complex networks
• know how to program in python
• knowledge of databases