PDE and applications seminar | Metz

Résumé à venir

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Kernel-based methods are central to modern data analysis, supporting nonlinear regression, forecasting, and advanced function approximations and extensions. Here, we introduce two multiscale kernel constructions, adapted for three distinct application settings, each centered
around function approximations and extension schemes.

First, a multiscale iterative scheme is used to enhance coarse-grid finite-difference computations, enabling accurate fine-grid solutions. This same iterative scheme is also employed in a spatiotemporal kernel regression model, which fuses information from multiple spatial locations. This approach yields accurate forecasts across diverse real-world datasets, including solar energy productions, epidemiological trends, and fire-events dynamics.
Finally, a second construction uses high-order multiscale kernels, which are constructed via combinations of scaled Gaussians. This approach preserves more spectral energy in the leading modes and enhances Nyström-type extensions and out-of-sample embeddings in manifoldlearning settings.
Altogether, these contributions offer a unified multiscale perspective. By capturing data geometry with kernels and transferring information across scales and modalities, the framework enables a robust yet simple scheme for approximations and extensions. This approach is readily applicable to a wide range of scientific problems.

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On considère l’équation de Schrödinger non-linéaire sur un domaine borné en dimension deux. On montre comment on peut utiliser les polynômes de Laguerre et de Hermite pour renormaliser la non-linéarité (renormalisation de Wick). Ensuite, grâce à  des méthodes de compacité, on construit des solutions globales à  NLS sur le support de la mesure. Ceci et un travail en commun avec Tadahiro Oh (Edimbourg).

La théorie des perturbations des opérateurs linéaires a été introduite par Rayleigh dans les années 1870, et a été utilisée pour la première fois en mécanique quantique dans un article publié par Schrödinger en 1926. L’étude mathématique des perturbations d’opérateurs auto-adjoints a été amorcée par Rellich en 1937, et a fait depuis lors l’objet de très nombreuses publications. La théorie des perturbations des problèmes aux valeurs propres non linéaires joue un rôle important en physique et chimie quantique, o๠elle est utilisée en particulier pour calculer la réponse d’une molécule ou d’un matériau à  un champ électro-magnétique extérieur (polarisabilité, hyperpolarisabilités, susceptibilité magnétique, rotation optique, résonance magnétique, …) dans le cadre de modèles de champ moyen. Dans cet exposé, je rappellerai les bases mathématiques de la théorie des perturbations des opérateurs linéaires, je présenterai quelques résultats théoriques récents relatifs aux perturbations des problèmes aux valeurs propres non linéaires et je montrerai que cette approche peut être utilisée pour accélérer les simulations numériques.

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Les modèles d’interaction fluide-structure présentés dans cet exposé écrivent le mouvement par auto-propulsion d’une structure déformable immergée dans un fluide. Les équations du fluide (Navier-Stokes, Stokes) sont couplées avec la dynamique du solide qui est soumis à  des déformations imposées. Pour les équations de Navier-Stokes incompressibles, une éthode des caractéristiques a été développée pour traiter numériquement les termes inertiels tout en tenant compte de la présence de la structure déformable. Dans le cas d’un faible nombre de Reynolds, on présentera un problème de contrôle optimal dans lequel on cherche la déformation optimale qu’il faut appliquer à  une sphère pour l’amener en un temps minimal d’un point donné à  un autre dans un fluide de Stokes. On construira en particulier des solutions optimales explicites pour un problème linéarisé

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The Hartree equation is an important example of nonlinear Schrödinger evolution. It can be derived as the mean field limit of a system of many non-relativistic bosons with pair interaction. Such a limit is now well understood for a wide class of interaction potentials and initial quantum configurations. The model has many physical applications, e.g. in studying Bose-Einstein condensation. It is thus important to have a control of the rate of convergence towards the limiting dynamics, for it would give a quantification of the error caused by the approximation of many particles with an infinite number of them. In this talk I will present a recent result, obtained with Z. Ammari and B. Pawilowski, where we provide bounds for the rate of convergence towards the Hartree dynamics for generic many-body initial quantum states.

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We will talk about necessary and sufficient conditions for an entire solution $u$ of a biharmonic equation with exponential nonlinearity $e^u$ to be a radially symmetric solution. We need to know the asymptotic expansions of the solution $u$ and its laplacian at infinity in order to apply the standard Moving-Plane-Method (MPM) for obtaining the radial symmetry for a system of equations.

Plan de l’exposé : 1/ Introduction (historique,origine des équations et comparaison avec équations de Navier-Stokes incompressibles). 2/ Position du problème (Estimations de l’énergie anisotropiques).