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L’appel du signal : portrait de Patrick Flandrin

Tombé tout jeune dans la marmite des sciences, Patrick Flandrin questionne encore et toujours le signal. Entre mathématiques appliquées, physique et informatique, la success story du traitement du signal présage la nécessaire pluridisciplinarité des savoirs.

Patrick Flandrin en plein travail de recherche.
Photo © Fabrice Catérini/Inediz

Enfant, absorbé par sa boîte de petit chimiste, il possède déjà une vision esthétique de la science. Très vite, il se plonge dans les histoires scientifiques puisées dans les livres empruntés à la bibliothèque. Patrick Flandrin rêve alors de devenir astronome, astrophysicien ou encore archéologue. Pourquoi pas ? Il excelle en maths et en physique, tant et si bien qu’il s’inscrit à la seule classe prépa de l’excellent lycée du Parc à Lyon. Erreur fatale ! Sa candidature en définitive recalée, il se retrouve « comme un âne en plein juillet, et pas envie d’aller en fac ». Alors ? Il apprend in extremis l’existence d’une école d’ingénieurs très généraliste (l’ICPI, devenue plus tard CPE), et banco ! Le jeune Lyonnais sait s’adapter et saisir les opportunités. La pluridisciplinarité, il a ça dans le sang, même s’il ne le sait pas encore.

Le coup de foudre !

À l’école, il rencontre le traitement du signal et c’est le coup de foudre ! La discipline lui permet de toucher des branches très diverses de la science et l’entraîne, loin de tout enfermement dans un domaine applicatif spécialisé, sur le chemin de la curiosité, vers « une science qui marche sur plusieurs pieds et permet d’être en dialogue avec des applications extrêmement variées ». Parce que le traitement du signal n’existe pas encore comme matière constituée, le jeune homme profite, avec bonheur, de l’un des très rares enseignements délivré en France.

Après un diplôme d’ingénieur acquis en 1978, un DEA obtenu en 1980, il décroche sa thèse de docteur ingénieur deux ans plus tard alors qu’il entre au CNRS. Installé au laboratoire de traitement du signal d’ICPI Lyon, il rejoint au début des années 1990 la toute nouvelle École normale supérieure qui s’implante à Lyon et réclame des cerveaux et des idées. À l’intérieur du laboratoire de physique, il crée « Sisyphe » (pour « signaux, systèmes et physique »), une équipe d’une douzaine de personnes qui travaille sur l’interactivité entre l’analyse de signaux expérimentaux et le développement de solutions théoriques. Avec pour double objectif constant : « développer du signal pour du signal, poursuivre des recherches méthodologiques propres à valoriser son apport auprès de la communauté nationale et internationale et par ailleurs prolonger une prise directe avec le laboratoire de physique pour les applications. »

Un exemple ? Au début des années 1990, l’équipe travaille sur un des sujets « chauds » de l’époque : l’analyse en ondelettes. Tout en contribuant à construire son cadre mathématique et algorithmique, elle découvre que c’est un outil de choix pour mieux comprendre les signaux de turbulence dont l’invariance d’échelle intéresse les physiciens. Premiers travaux, premiers résultats et, au hasard d’une conférence, une rencontre avec des informaticiens va infléchir cette ligne dans une direction inattendue : le trafic informatique (les flux d’informations sur Internet) partage avec la turbulence des similitudes qui le rendent justiciable des méthodes que Sisyphe vient de mettre au point pour la turbulence. La théorie est là, et l’application n’est pas seulement dans le domaine pour lequel on pensait l’avoir développée !

Si les deux axes de recherche de Sisyphe reposent fondamentalement sur les signaux non stationnaires (avec l’analyse temps-fréquence) et l’invariance d’échelle (avec les ondelettes), « notre fond de commerce », l’équipe questionne maintenant les réseaux et les systèmes sociaux via les signaux portés par des graphes. Pour rendre les réseaux dynamiques, évaluer leur évolution, bref travailler de plain-pied dans la non-stationnarité et dans la multirésolution, « deux concepts opérant dans de nombreux domaines, à vrai dire assez universels ! »

« La prose de Monsieur Jourdain »

Devant l’étendue de la recherche, à l’image d’un puits sans fond, le signal rappelle « la prose de Monsieur Jourdain : tous les scientifiques font du signal sans pour autant le savoir nécessairement, et d’une certaine façon on peut dire que tout est signal. Parce que la science repose sur des faits, des mesures, des nombres, des grandeurs… ce que les chercheurs en retirent c’est quelque chose qui passe par une forme de traitement du signal. » Plus précisément, le signal, nourri de l’alliance des maths, de la physique et de l’informatique, repose sur le rendez-vous des trois disciplines et montre que « le traitement du signal c’est le tout qui est plus que la somme des trois parties parce qu’il les met en musique ensemble et les accorde ».

En 2010, médaillé d’argent du CNRS et élu membre de l’Académie des sciences, Patrick Flandrin connaît une double consécration : la reconnaissance de son travail par ses pairs et la chance de se projeter dans une nouvelle forme d’aventure scientifique, c’est-à-dire « la possibilité de faire de la science autrement, dans un futur plus éloigné, avec des confrères de disciplines diverses et d’horizons multiples ». La science au-dessus des cloisonnements, la science tout simplement, comme Patrick Flandrin y aspire, belle, esthétique, à l’image des jolies formules mathématiques qu’il affectionne tant. Et puis il la surprend et la retrouve toujours en lien direct avec le temps, avec l’instant et la durée, avec la fréquence et la non-stationnarité.

Cet article est paru dans la revue DocSciences n°15 Entre les hommes et les machines : automatique et traitement du signal, éditée par le CRDP de l'Académie de Versailles, en partenariat avec Inria et le CNRS, à l'initiative du comité éditorial d'Interstices.

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