Probabilities and Statistic seminar

Planning, titres et résumés ici.

We define a wide class of Markovian load balancing queueing networks, including classic networks studied in the lively literature on the subject. Each network has identical single-server infinite-buffer queues and implements a load balancing policy to allocate each task at its arrival and possibly reallocate it at service completions. The purpose of the policy is to optimize server utilization under constraints such as limited information, real-time decision taking, and network topology. The queue length process is not necessarily exchangeable. The invariant law is in general not known even up to normalizing constant. We provide perfect simulation methods in view of Monte Carlo estimation of quantities of interest in equilibrium, for instance for performance evaluation. In this infinite multi-dimensional state space, we use an unusual preorder defining an order up to permutation of the coordinates, define a coupling in which networks in this class are dominated by the network with uniform routing, and implement dominated coupling from the past methods.

[The talk will be in French, but slides will be in English.]

(Exceptionnellement, le séminaire aura lieu à Metz et sera diffusé en visio en salle de conférence à Nancy.)

The Keller Segel (KS) model for chemotaxis is a two-dimensional system of parabolic or elliptic PDEs. Motivated by the study of the fully parabolic model using probabilistic methods, we give rise to a non linear SDE of McKean-Vlasov type with a highly non standard and singular interaction.
In this talk I will briefly introduce the KS model, point out some of the PDE analysis results on it and then, in detail, analyze our probabilistic interpretation in the case d=1.
This is a joint work with D. Talay.

We consider semi-linear PDEs perturbed by a multiplicative noise
of the form

$
du(t,x)=[Au(t,x)+G(u(t,x))]dt+ku(t,x)dW(t),
$

where $ A$ is the Laplacian, $ G$ is a positive, increasing convex function, $ k
$ is constant and $ {W(t)}$ is a one-dimensional Brownian motion.
Nontrivial positive solutions of these equations can exist globally in time,
or they can exhibit blow up in finite time. In this talk we will focus on
the later regime and obtain bounds for the blow up times, which are given in
terms of integral functionals of $ {W(t)}$.

Dans cet exposé je parlerai du processus de contact sous critique. Ce processus modélise une infection qui s’éteint presque sà»rement si on commence avec un nombre fini de particules infectées et qu’on choisit un paramètre d’infection suffisamment petit. Mais que se passe-t-il si, dans ce même régime, on part cette fois d’un nombre infini de particules infectées? Je présenterai un travail en collaboration avec Leonardo T. Rolla o๠nous donnons une description des configurations asymptotiques. Une configuration sera décrite par la collection des “emplacements macroscopiques” des zones de particules infectées et par la position relative de ces particules dans chaque zone (faisant intervenir la distribution quasi stationnaire du processus de contact modulo translation). Ce travail est une extension d’un résultat de Andjel, Ezanno, Groisman et Rolla qui décrit le processus de contact sous critique vu depuis la particule la plus à  droite en dimension 1.

After presenting the optimal stopping problem and a classical example, we present some recent results in optimal stopping for Lévy processes and multidimensional diffusions. The possibility of extending this results to one-dimensional diffusion with discontinuous coefficients will be discussed.

Realized statistics based on high frequency returns have become very
popular in financial economics.In recent years,
different non-parametric estimators of the variation of a log-price
process have appeared. Among them are the realized
quadratic (co-)variation which is perhaps the most well known example,
providing a consistent estimator of the integrated
(co-)volatility when the logarithmic price process is continuous. In
this paper, we propose to study the large deviation
properties of realized (co-)volatility. Our main motivation is to
improve upon the existing limit theorems such as the weak law
of large numbers or the central limit theorem which have been proved in
different contexts. Our large deviations results can
be used to evaluate and approximate tail probabilities of realized
(co-)volatility. As an application we provide the large deviations
for the standard dependence measures between the two assets returns such
as the realized regression coefficients or the
realized correlation. Our study should contribute to the recent trend of
research on the (co-)variance estimation problems, which
are quite often discussed in high-frequency financial data analysis.

Nous nous intéresserons aux liens qui existent entre deux échelles de modélisation neurobiologique. A un niveau microscopique, l’activité électrique de chaque neurone est représentée par un processus ponctuel. à  une plus grande échelle, un système d’EDP structuré en âge décrit la dynamique moyenne de ces activités. Nous montrerons que le modèle macroscopique (système d’EDP) peut se retrouver à  partir d’un réseau de $ n$ neurones en champ-moyen quand $ n$ tend vers $+infty$ via une “Loi des grands nombres”. De plus, les fluctuations du réseau de $ n$ neurones autour du comportement limite/macroscopique sont caractérisées par un “Théorème central limite”. Cette étude finale permet la dérivation d’un système d’EDP stochastique, plus proche de la dynamique microscopique que le système d’EDP classique.

Nous considérons un modèle d’appariement d’entités générées aléatoirement, pour lequel les paires possibles sont fixées par un graphe simple de compatibilité. Ce modèle, qui a des applications naturelles à  l’économie participative, la gestion des banques de sang et d’organes et aux chaînes de production, généralise celui d’appariement biparti de Kaldentey, Kaplan et Weiss à  un graphe non-nécessairement biparti. La stabilité du système est étudiée suivant les propriétés structurelles du graphes de compatibilité. Nous proposons une classe de graphes pour lesquels la zone de stabilité ne dépend pas de la politique d’appariement (i.e. l’ordre de priorité en cas de choix multiple), et une réciproque partielle. En outre, nous montrons sous certaines conditions l’existence d’une forme produit particulière pour sa représentation Markovienne sous la politique “Premier entré, premier marié.” Des connexions de ces résultats avec la théorie classique d’appariement dans les graphes (et dans les grands graphes aléatoires) seront aussi proposées. (travaux joints avec Jean Mairesse, Ana Busic et Ohad Perry).

La Mécanique Statistique s’est révélée être un cadre bien adapté à  l’étudedes propriétés physiques des polymères en interaction avec un milieu extérieur.Les questions principales auxquelles les mathématiciens tentent de répondre concernentles transitions de phase (localisation, effondrement etc.) auxquelles les modèles de polymèredonnent lieu, mais également les propriétés géométriques typiquesd’un polymère dans un milieu donné, et à  une température donnée.Dans cet exposé je développerai plus particulièrement les résultats obtenusconcernant la transition d’effondrement d’un modèle de marche aléatoirepartiellement dirigée en auto-interaction, introduit par Zwanzig et Lauritzen (Jour. Chem. Phys. 1968)pour étudier le comportement d’un homopolymère plongé dans un solvant pauvre. Je présenterai également un résultatrécent d’existence de la transition d’effondrement pour une variante non dirigée de ce modèle.Il s’agit de travaux en collaboration avec Philippe Carmona, Gia Bao Nguyen et Niccolo Torri.

Le modèle des graphes aléatoires hyperboliques était introduit comme un modèle prometteur pour les réseaux complexes. Nous considérons le modèle de Krioukov et al. et nous calculons le trou spectral de la Laplacienne de ce modèle. Plus précisément, nous montrons que $ lambda_2$ d’un tel graphe est $ Omega(n^{-(2alpha-1)}/polylog(n))$, o๠$ n$ est le nombre de noeuds et $ 1/2 < alpha < 1$ est un paramètre du modèle. Nous concluons aussi que la borne supérieure de $ lambda_2$ obtenue par l'inégalité de Cheeger est presque atteinte. Nous caractérisons aussi les ensembles des noeuds pour lesquelles cette borne est atteinte.
(travail en collaboration avec Marcos Kiwi)

Le TASEP est un système de particules sur $ mathbb{Z}$ dans lequel chaque particule essaie indépendamment de sauter d’un pas vers la droite aux instants d’un processus de Poisson, le saut n’ayant lieu que si le site visé est libre. C’est un modèle ultra-simplifié de trafic routier. Le flux de particules est une fonction explicite, strictement concave, de la densité moyenne. Ce caractère explicite, lié à  la connaissance explicite des mesures invariantes du processus, persiste si l’on ajoute du désordre de particules, en faisant varier l’intensité du processus de Poisson d’une particule à  l’autre (véhicules lents/rapides). On observe alors une transition entre un régime laminaire à  basse densité, ou le courant est linéaire, et un régime d’exclusion à  haute densité. Dans le cas du désordre de site (sites rapides/sites lents), les mesures invariantes ne sont plus connues, et la fonction courant n’est plus explicite. Nous démontrons que le courant présente un plateau autour de la densité 1/2 et obtenons la limite explicite de cette fonction et de la taille du plateau dans la limite du désordre dilué. Notre preuve repose sur un argument de renormalisation appliqué à  la percolation de dernier passage, et des idées d’homogénéisation.
(Travail en collaboration avec Thierry Bodineau)