Artificial and Natural Intelligence Toulouse Institute

Coordonné par l'Université de Toulouse, ANITI rassemble aujourd'hui 12 partenaires académiques (établissements de recherche, universités et écoles d'ingénieurs) et 31 partenaires industriels et est soutenu par la Région Occitanie et Toulouse Métropole.

Notre objectif peut être résumé par la phrase suivante : rendre possible le développement et l’usage pérenne de l’IA dans les systèmes critiques, c’est-à-dire les systèmes dont la défaillance peut avoir des conséquences graves.

Pour cela, nous devons relever un certain nombre de défis que l’on peut classer en trois catégories. Ceux liés aux technologies de l’IA elle-même d’abord tels que la robustesse, les garanties formelles sur leur comportement, la transparence explicative et normative ou la salacité. Une autre catégorie est liée aussi à la perception par les usagers, les citoyens ou les utilisateurs avec des questions d’acceptabilité sociale et sociétale. La troisième catégorie de défis concerne le manque de personnes qualifiées et compétentes en nombre suffisant pour assurer le développement et le déploiement massif de ces technologies.

Pour relever ces défis nous avons développé une approche consistant à faire interagir l'IA symbolique ou les contraintes et structures mathématiques avec l'apprentissage automatique piloté par les données de manière novatrice et hybride et ceci autour de cas d’usages réels apportés par nos partenaires industriels, permettant ainsi de couvrir de manière cohérente un spectre très large allant de la recherche fondamentale à la recherche appliquée.

Concrètement, nous avons élaboré une feuille de route commune avec nos partenaires industriels, organisée autour de trois programmes intégratifs (IP) : Acceptable AI, Certi?able AI et Collaborative AI. Ces IPs accueillent les travaux mêlant chercheurs de différentes disciplines et ingénieurs de différentes entreprises autours d’objectifs partagés, créant ainsi des synergies entre académiques mais aussi entre industriels. En outre, chaque programme s’appuie sur 12 thèmes clés, qui incluent non seulement les propriétés de base de la ?abilité, de la robustesse et de la transparence, mais aussi les conséquences que de tels systèmes ont sur les processus industriels, la collaboration homme-machine ou la société en général.

Trois projets d’ampleurs ont ainsi émergé : le projet DEEL regroupant une dizaine d’entreprises et cinq chaires sur la thématique de la certification de systèmes à base d’IA, le projet TUPLES visant à construire des systèmes de planification et d’ordonnancement de confiance via des méthodes hybrides avec la contribution de trois universités et trois entreprises européennes, le projet COCOPIL s’appuyant là aussi sur des coopérations européennes pour développer une robotique adaptative communiquant avec l’humain au travers du langage naturel pour les environnements industriels nécessitant cette adaptabilité tels que les chaines d’assemblage aéronautiques.

Au travers de ce dernier projet nous avons en particulier mis en évidence des limites théoriques fondamentales intrinsèques aux modèles langagiers de grande taille très présents dans l’actualité et ainsi pu montrer leurs limites dans leur utilisation dans les systèmes critiques.

Ces projets s’appuient sur les 24 chaires qui fédèrent près de 121 chercheurs et 115 Phds et PoDs (dont 18 CIFREs), et sur la mise à disposition par nos partenaires industriels de près de 50 ingénieurs.

Quelques chi?res et faits marquants sur nos activités de recherche :

• Plus de 750 publications, dont un tiers dans des conférences/journaux sélectifs A*/A avec environ 50% d'interdisciplinarité et près de 40% d'international
• Des avancées sur la théorie de l’explicabilité et le développement de classifieurs explicables. Le développement d’approches formelles mais aussi statistiques.
• Combinaison solveurs CSP / deep learning pour les problèmes computationnels di?ciles
• Progrès dans les analyses des biais et de l'équité avec application à des cas industriels.
• La combinaison des neurosciences, de la robotique et du langage pour la représentation multimodale dans la vision et le traitement automatique du langage.
•  De nombreuses collaborations internationales et nationales : au niveau international, avec des contributions aux projets H2020 TAILOR (via le CNRS) et COALA, au projet CREATE DesCartes du CNRS avec Singapour, et via des collaborations avec des instituts de recherche ou des universités en Inde, en Allemagne, au Canada, au Japon et aux Etats-Unis ; au niveau national, avec le programme Con?ance.AI et le réseaux 3IA (PRAIRIE sur la robotique, MIAI sur l'éthique et l'explicabilité, l’ensemble du réseau via un workshop des doctorants 3IA organisé en novembre 2021 à Toulouse puis l’année suivante à Grenoble)
• Des collaborations avec les organismes de certification aéronautiques et de standardisation pour établir des lignes directrices pour la certification des systèmes d’IA

Concernant la formation, nous agissons sur 3 échelles de temps : le développement d’une offre de formation continue pour les besoins immédiats des entreprises, le développement et l’attractivité de l’offre de formation initiale post-bac pour les besoins moyen terme et enfin un travail de fonds auprès du grand public, des lycées, collèges et écoles pour le développer le vivier des futurs étudiants, avec un focus particulier sur les jeunes filles pour participer au rééquilibrage des genres dans les métiers de l’IA.

Quelques chiffres et faits marquant :

• 13 nouveaux parcours de formation en IA
• La mise en visibilité de l’ensemble de l’offre de formation au travers d’un label unique ANITI attribué à 364 modules au sein de 52 parcours permettant d’atteindre dès 2022 l’objectif de doublement des effectifs étudiants
• la création d'un catalogue intégré de formation continue de près de 40 modules couvrant 3 niveaux d’expertise
• Le lancement avec les trois autres 3IAs d’une initiative commune pour supporter le déploiement massif de la formation en IA en France appelée EFELIA
• La création et le déploiement d’un escape game pédagogique pour les lycées
• une initiation à la robotique pour les écoles primaires.
• Le lancement d’un programme de formation des enseignants et personnels du rectorat de Toulouse pour les sensibiliser aux enjeux de l'IA, déconstruire les stéréotypes et susciter des vocations

Sur le volet développement économique enfin, nous avons mis l’accent sur les mécanismes de transfert de connaissances et agissons comme tiers de confiance pour faciliter la coopération au sein de l’écosystème.

• 18 bibliothèques et boîtes à outils open-source ont été publiées et partagées via des séances type tutorial regroupant une cinquantaine d’entreprises en moyenne : GEM’sAI (8200 téléchargements), Toulbar2, Xplique, Pinochio et un robot quadrupède open-source.
• propositions auprès des autorités de certi?cation telles que l’EASA ou d’autres autorités de réglementation pour la certi?cabilité de l'IA dans les systèmes
• test de méthodes avancées de ML sur des cas d'utilisation industrielle, (atterrissage automatique d’avions, conduite autonome, contrôle qualité soudures)
• forte implication des partenaires industriels dans la plupart des projets (environ 16 % de publications co- écrites par des personnels industriels)

Nous avons également lancé deux startup et déposé 6 brevets et logiciels. Nous avons créé des liens forts avec l'écosystème local et en particulier avec les PME et les startups : interventions auprès des organisations et clusters numériques locaux, participation à de nombreux salons et conférences, organisation d'événements dédiés aux PME pour les connecter à ANITI et à nos partenaires.

Malgré les di?cultés liées à la crise COVID, l'institut a su s'adapter et poser des bases solides pour maintenir ses objectifs et lui permettre de passer l’évaluation de mi-parcours avec succès. Fort de ce succès, de notre capacité à lancer de nouveaux projets et à capter de nouvelles ressources mais aussi de la confiance de nos partenaires industriels et institutionnels et constatant l’impact extrêmement positif d’ANITI sur l’écosystème toulousain et occitan, industriel et académique, nous avons collectivement engagé dès mi-2022 un travail de réflexion sur la stratégie, le programme et l’organisation d’un ANITI 2.0 en vue de l’éventuelle pérennisation du dispositif 3IA.