Former les « ingénieurs mathématiciens » et apporter des compétences numériques indispensables

Aujourd’hui, le recours à des outils numériques est devenu incontournable dans la conception de nouveaux objets, le management des services, l’optimisation des processus ou la commande des systèmes. Les mathématiques appliquées comme fondement de ces outils sont plus que jamais présentes dans tous les secteurs économiques.

Certains champs disciplinaires ont déjà une longue tradition : la modélisation et la simulation numérique des équations aux dérivées partielles dans le domaine des transports (automobile, aéronautique, maritime), de l’énergie (nucléaire, prospection pétrolière, …), les statistiques dans le domaine des services (économie, assurance, santé). D’autres ont explosé il y a une vingtaine d’années : la finance mathématique (secteur bancaire), l’optimisation et la recherche opérationnelle (gestion des réseaux, réservation des places, …), pour ne citer que les plus emblématiques.

Il apparait encore de nouvelles utilisations des mathématiques appliquées, en particulier dans le domaine des sciences du vivant. Le dernier avatar de cette implication des mathématiques dans le monde de l’entreprise est le « big data » qui allie statistique et optimisation dans le but d’extraire de l’information de données massives. L’utilisation et le développement de logiciels accompagnent les mathématiques utilisées dans les applications avec bien souvent, en dépit du progrès des ordinateurs, un recours à du calcul intensif (dit haute performance) mettant en jeu du parallélisme (multi core, gpu, …).

Cette présence accrue des mathématiques affirme l’ingénierie mathématique comme un métier à part entière dans le monde de l’entreprise. Même les métiers d’ingénieurs plus classiques (mécanique, physique, chimie) sont dorénavant en prise avec des outils de simulation numérique qui s’appuient sur des mathématiques parfois très sophistiquées. Même s’ils n’auront probablement pas en charge leur développement, les ingénieurs auront à les manipuler et donc à en connaître les principes afin de les utiliser dans leur domaine de validité.

Pour une école comme l’ENSTA ParisTech dont l’objectif est de former des ingénieurs à vocation technique pouvant irriguer les secteurs de la recherche&développement et de l’innovation (72% des étudiants de l’ENSTA ParisTech), l’enseignement des mathématiques est plus que jamais un enjeu fondamental. Il doit fournir à tous les étudiants des outils fondamentaux de mathématiques appliquées (analyse des équations aux dérivées partielles, discrétisation des équations, optimisation, contrôle des systèmes, probabilités et statistiques), poursuivre une approche mathématique permettant de développer la rigueur et la logique et enfin, donner des bases solides aux étudiants qui se destinent à des métiers d’ingénierie mathématique. Aujourd’hui, l’ENSTA ParisTech répond pleinement à ces objectifs à travers une formation progressive : un tronc commun en première année, un cursus de mathématiques appliquées à large spectre en deuxième année et une spécialisation de troisième année, couplés au master de « Mathématique et Applications » de l’Université Paris-Saclay.

Environ un tiers des étudiants d’une promotion choisit les cursus d’ingénierie mathématique, les conduisant vers le secteur R&D (entreprise ou milieu académique). Cette réussite s’appuie en grande partie sur l’implication des enseignants-chercheurs de l’Unité de Mathématiques Appliquées de l’ENSTA ParisTech dont les sujets de recherche sont largement en symbiose avec les grands domaines de l’ingénierie mathématique (modélisation et simulation des phénomènes de propagation d’ondes, analyse stochastique, optimisation des grands systèmes, optimisation dans les graphes, commande et contrôle optimale).
A titre d’exemple, Erell Jamelot, diplômée de l’ENSTA 2002 qui, entrée à l’ENSTA ParisTech attirée par la physique, s’est orientée vers l’ingénierie mathématique, a suivi un master de « Modélisation et Simulation » en parallèle de sa troisième année, a effectué une thèse à l’Unité de Mathématiques Appliquées puis a travaillé comme ingénieure R&D à Dassault System, à Phasics et est maintenant ingénieure de recherche au CEA : « L’enseignement des mathématiques appliquées à l’ENSTA ParisTech permet d’acquérir une excellente culture de base, et de découvrir de nombreuses applications concrètes ».

Dans une société où les évolutions techniques s’appuient sur des outils mathématiques de plus en plus sophistiqués, l’enseignement des mathématiques appliquées a plus que jamais sa place dans les écoles d’ingénieurs, pour former les « ingénieurs mathématiciens » de demain mais aussi pour apporter des compétences numériques indispensables à tout ingénieur.

Éric Lunéville
Directeur de l’Unité de Mathématiques Appliquées