Systèmes distribués et consensus : Bernadette Charron-Bost primée par l’Académie des Sciences
Pionnière dans la modélisation des systèmes distribués, Bernadette Charron-Bost a reçu le grand prix Huy Duong Bui de l’Académie des Sciences. Ses travaux portent sur l’algorithmique du consensus et la tolérance aux pannes, avec des applications dans le contrôle aérien ou les systèmes bancaires.
Alors que les technologies se dématérialisent et s’organisent de plus en plus en réseaux, des solutions adaptées doivent être trouvées pour tolérer les pannes. Spécialisée dans les systèmes distribués et la question du consensus depuis les années 90, Bernadette Charron-Bost a reçu le prix Huy Duong Bui de l’Académie des Sciences pour ses travaux sur les systèmes distribués et l’algorithmique du consensus.
« La notion de systèmes distribués est très générale, explique la directrice de recherche au Laboratoire d’Informatique de l’École Polytechnique (LIX - CNRS/École polytechnique). Le terme englobe toutes sortes de systèmes, qu’ils soient artificiels ou naturels, dès lors qu’ils sont formés d’entités indépendantes qui communiquent via un médium. »
Bernadette Charron-Bost s’est plus particulièrement intéressée aux systèmes répliqués développés pour la tolérance aux pannes. La cohérence des réplicas, question centrale pour la gestion de ces systèmes distribués, est assurée par des algorithmes de consensus. Ces algorithmes sont développés dans de nombreux domaines, comme la sûreté du contrôle aérien, les systèmes bancaires ou la technologie blockchain.
Plusieurs formes de consensus existent. Il peut par exemple être asymptotique, c’est-à-dire que les résultats convergent progressivement vers une seule valeur, ou être à décision irrévocable, qui est la forme la plus forte de consensus puisque les agents doivent s’accorder exactement et définitivement sur la même valeur. « Le consensus sert à assurer la cohérence des réplicas, précise Bernadette Charron-Bost. C’est une façon naturelle et universelle pour tolérer les pannes, puisqu’un agent peut alors prendre le relais d’un autre agent défaillant sans engendrer d’incohérences. »
Dans ce domaine, une des principales contributions de Bernadette Charron-Bost est la conception d’un modèle de calcul, suffisamment général pour englober la plupart des systèmes distribués communicants.
Le point fondamental de ce modèle consiste à capturer les différentes caractéristiques physiques du système, comme les délais de communication, les vitesses relatives des processeurs ou encore les pannes de certains composants, par les seules propriétés de connectivité du graphe dynamique de communication. Cette abstraction des caractéristiques du système permet de vérifier et prouver formellement la correction d’algorithmes distribués.
Bernadette Charron-Bost s’est ensuite intéressée aux systèmes avec une topologie de communication hautement dynamique. Ses derniers travaux combinent des approches classiques en calcul distribué avec celle développée récemment en théorie du contrôle pour résoudre le problème du consensus asymptotique. Ils s’appliquent aussi bien aux systèmes naturels (volée d’oiseaux, dynamique d’opinions, etc.) qu’à la conception de réseaux d’agents autonomes artificiels.
« Je suis profondément honorée que l’Académie des Sciences m’ait décerné le prix Huy Duong Bui. L’important pour moi est que mes travaux, au-delà de leur seule publication, continuent d’être utilisés et d’inspirer d’autres travaux de recherche. » Créé en 2017 en l’honneur du chercheur franco-vietnamien décédé en 2013, le prix Huy Duong Bui récompense chaque année un scientifique pour ses travaux en mécanique, informatique ou astrophysique. Il a été remis à Bernadette Charron-Bost le 15 octobre 2019, sous la Coupole de l’Institut de France.