Lhassane Idoumghar

Lhassane IDOUMGHAR

Full Professor - First-Class / Professeur des Universités - Première Classe
Accredited to Supervise Research /
Habilité à Diriger des Recherches (HDR)
Since 2014: I am holder of a premium for research and doctoral supervision
(Ranked A by the French National Council of Universities for Computer Science - CNU 27).

Research interests

  • Metaheuristic (Genetic algorithm, Particle Swarm Optimization, Simulated Annealing,...)
  • Hybrids Algorithms
  • Distributed Algorithms
  • Multi-objectives optimization
  • Discrete Optimization methods (mathematical programming, stochastic algorithms)
  • Applications - My principal domain of interest includes : Energy Management in Smart-Grid, Frequency Assignment problem in Broadcasting, Electric Motor Design, wireless sensors, etc.

Short List of my research projects

Smart-Grid

A Flexible and Effcient Gas Power Plant Operation System With Economic and Environmental Constraints

Keywords: multi-agent system, metaheuristic, economic and environmental dispatch, smart power plant, energy management, gas turbine.

Collaboration with: Université de Technologie de Belfort-Montbéliard and GE Energy, Belfort, France.

Abstract: Gas power plants have characteristics that make them well-suited for applications where fast dynamics are required, for example to accommodate intermittent energy sources. However, this flexibility comes at a cost: these plants are much more expensive than other types of plants to operate.

To resolve this problem, we have proposed a new control system that enables a flexible and efficient operation of such gas power plants (Patent pending). It is based on a multi-agent system combined with an economic and environmental dispatch algorithm obtained through hybrid metaheuristics algorithms.

Simulations results show that the system helps reducing operation costs and meeting emissions quotas, and can be used on a very large variety of gas power plants as well as adapt to evolutions in the plant structure.

Note that this work is part of PhD thesis of R. Roche at the UTBM.


Results of the microgrid simulation with hybrid system. Although intermittent sources induce large variations in generation, the use of fuel cells and of grid imports/exports, and the corresponding costs, are minimized by the algorithm while verifying the power balance constraint.

You can download this video for another example: MAEMS.mp4.

Parallel Genetic Hybrid Algorithm to Generate and Determine New Zeolite Frameworks.

Keywords: Genetic algorithm, Zeolites, Structure evaluation, New topologies.

Zeolite structure determination and zeolite framework generation are not new problems but due to the increasing computer power, these problems came back and they are still a challenge despite the recent progress in terms of structural resolution from X-rays and electron diffraction. The infinite number of potential solutions and the computational cost of this problem make the use of metaheuristics significant for this problem. In this work, we propose a new approach based on Parallel Genetic Hybrid Algorithm for Zeolites using a new modelization of the objective function to find new structures. A population made of random atoms is initialized. At each generation, a crossover operator and a mutation heuristic are applied. Each individual of the population generates a potential zeolitic structure by applying the symmetry operators of a given crystallographic space group. This structure is evaluated with our objective function. From the unit cell parameters and the number of T atoms in the assymmetric unit, 3 new unknown zeolitic interresting structures have been found.

Note that this work is part of PhD thesis of my PhD student O. Abdelkafi.

Frequency Assignment Problem in Broadcasting.

Keywords: Frequency Assignment Problem in Broadcasting, metaheuristic, Hybrid algorithm, distributed algorithms.

Collaboration with: TDF company. TD is a French company, which provides radio and television transmission services, services for telecom operators, and other multimedia services: digitization of content, encoding, storage, etc.

Abstract: The densification of TV broadcasting networks and deployment of new radiocommunication services require an optimal use of the radio spectrum. The frequencies planning process determines a suitable frequency for each transmitter, so that no harmful interference arises in its coverage area. This process relies firstly on constraints modeling between transmitters, and secondly on the resolution of the corresponding Frequency Allocation Problems (FAP). In our constraints modeling, we consider binary interference constraints, i.e. involving only two transmitters. We consider also n-ary constraints due to SFN networks (Single Frequency Networks is a set of synchronized transmitters, which broadcast the same bits of information using the same frequency. Due to its spectrum efficiency and spectrum reallocation to other services, SFN is widely used in Broadcasting networks). Satisfaction of these n-ary constraints is required to ensure the consistency of the frequency plan. Because of the strong links between graph coloring and frequency allocation with binary interference constraints, most methods found in the literature are based on graph coloring algorithms. The graph coloring problem is known to be NP-hard, thus, consequently the FAP problem. Therefore, exact methods are (in general) unable to solve large instances and heuristic approaches are necessary.

In this work, we extend the single objective optimization version of the FAP problem to the multi-objective case (i.e. we associate an objective function to each network) and the task is now to find a set of various frequency assignments in a single run. In order to select, the best one in terms of satisfaction of each individual objective of each network.

To solve this problem we have developed several hybrid algoritms that combines the multi-objective evolutionary algorithm and local search approach as a non-destructive mutation operator.

Application to TDF’s real world benchmarks shows improvement of the quality of the Pareto front as shown in next figures (OFP corresponds to the operating frequency assignment in the field of TV broadcasting used nowadays in France).

Electric Motor Design.

Keywords: electric scooter, permanent magnet,metaheuristics, hybrid algorithm, experimental validation.

Collaboration with: Daniel FODOREAN, Lecteur, Technical University of Cluj-Napoca, Cluj, Romania.

Abstract: Electric Vehicles (Evs) represents a real alternative solution to the problem of the atmospheric pollution. However, the main inconvenients of an EV are the high cost and the low autonomy. In order to minimize cost and increase the autonomy and efficiency of EV, we must reduce the masse and losses of its Electric motor especially permanent-magnet synchronous motor (PMSM).

In this research field, our work is concentrated on the “heart” of the traction system of an electric scooter. A light and high efficient motorization, with improved energetic characteristic will play an important role with regard to the autonomy problem. Based on these indicators, the achievements of our work are:

  • several motorization variants are studied and some of them are analyzed to find the most suited solution;
  • the best variant are optimized based on a new hybrid metaheuristics techniques (Particle swarm optimization algorithm combined with Simulated Annealing approach, etc.);
  • a motorization prototype are constructed, tested and the obtained performances are really evaluated.

Cross-section of the studied OR-PMSM
Picture of the constructed PMSM-17/39 prototype: the outer rotor (left) and the inner stator (right). This prototype is constructed my colleague D. Fodorean

Other Projects (only in French)

La liste ci-dessous résume les projets dans lesquels j’ai pu contribuer ou participer au montage :
  1. 2017 - 2018 : je suis porteur du projet « Gestion d’une flottille de drone » financé par l’UHA à hauteur de 24k€.
  2. 2018 : j’ai participé activement au montage du projet « Smart-UHA ». Projet financé (~600k€) par le ministère, la M2A (Mulhouse Alsace Agglomération) et l’UHA.
  3. 2017-2019 : j’ai participé au montage et dépôt du projet PLASIDIA (PLAteforme Soins Innovation Diabète) : organisation et optimisation de la télésurveillance des patients diabétiques sous insuline. Projet déposer en partenariat avec l’entreprise Ubicentrex et le Centre Européen d’Etude du Diabète (CeeD), porteur de projet (Budget 615k€).
  4. 2017 - 2020 : Je participe activement au projet ANR Franco-Allemand, « Organized Pedestrian Movement in Public Spaces: Preparation and Crisis Management of Urban Parades and Demonstration Marches with High Conflict Potentia », en collaboration avec l’université de Kaiserslautern (Ce projet a démarré en septembre 2017, budget géré par mon équipe : 535343 €)
  5. 2017 - 2018 :participation active au montage du projet BQR « déploiement optimal de caméra Placement optimal de caméras pour la détection automatique de situations à risque ». Ce projet, porté par M. Brévilliers membre de mon équipe, est financé à hauteur de 7.5k€ lors d’un appel à projet BQR en janvier 2017.
  6. 2017 - 2020 : Participation au projet ANR « Times : analyse de séries temporelles d'images satellites » (Budget 575k€).
  7. 09/2017-09/2019 : en février 2017, j’ai participé très activement au dépôt du projet Disrupt Campus 4.0 (www.disrupt40.fr) déposé dans le cadre de l’appel à projet PIA3. En Juin 2017, notre projet est accepté pour un démarrage en septembre 2017 (budget reçu est 988k€). A noter que Disrupt 4.0 est un cursus de formation novateur que les Universités de Haute-Alsace et de Strasbourg qui s’apprêtent à déployer à l’échelle du site Alsace (55000 étudiants). Il se donne comme objectif de transmettre à ses étudiants les compétences techniques et managériales indispensables pour accompagner la transformation numérique des entreprises, y créer de la valeur et mener à bien leurs projets entrepreneuriaux. Le 13 février 2017, nous avons présenté ce projet à M. Thierry Mandon, Secrétaire d’État auprès de la ministre de l'Éducation nationale, de l'Enseignement supérieur et de la Recherche, chargé de l'Enseignement supérieur et de la Recherche, lors de sa visite à l’Université de Haute Alsace.
  8. 2017 : j’ai participé très activement au montage du projet « VEHicule Intelligent, Communicant, Léger, Econome » déposé dans le cadre de l’appel à projet PIA 3. Ce projet a pour objectif de créer une EUR (Ecole Universitaire de Recherche) tri-nationales avec la Suisse et l’Allemagne autour des problématiques liées à la mobilité.
  9. 2017 : j’ai participé très activement au montage du projet recherche « Algorithmes d’Optimisation pour le déploiement d’un réseau de capteurs sans fil », en collaboration avec l’université Mercu Buana en Indonésie. Ce projet a permis de financer un postdoc jusqu’en novembre 2019.
  10. 2017 : j’ai participé activement au montage, côté UHA, du projet Interreg « Upper Rhine 4.0 - Réseau de compétences tri-nationales sur l'Industrie 4.0 ». Projet porté par l'INSA de Strasbourg (60k€ pour l’UHA).
  11. 2017 : j’ai participé activement au montage du projet Interreg « Mobilité durable dans le Rhin supérieur » porté par l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) en partenariat avec L'unistra et l'UHA (60k€ pour l’UHA).
  12. 2017 : je suis porteur, côté français, du projet « An optimization framework for energy efficient virtualized wireless sensor networks based on heuristic algorithm ». Ce projet de recherche vient d’être déposé pour le conseil de l’université de technologie à Johor en Malaisie. Côté Malaisien, ce projet est porté par le Dr. Nurul Mu'azzah Abdul Latiff (budget côté français : 10k€). J’ai initié la signature d’un accords cadre entre l’UHA et l’université de technologie à Johore en Malaisie.
  13. 2017 : je suis porteur, côté Français, du projet « Cooperative Beamsteering based on Backtracking Search Algorithm (BSA) Applied to Ubiquitous Wireless Sensor Networks (WSNs) ». Ce projet de recherche vient d’être déposé pour le conseil de l’université de technologie à Johor en Malaisie. Côté Malaisien, ce projet est porté par le Dr. Noordini BT Nik Abd Malik (budget côté français : 10k€).
  14. 2016 - 2017 : je suis porteur, côté Français, du projet « Adaptive Collaborative Beamforming in Software Defined Radio Platform For Wireless Sensor Networks ». Ce projet de recherche est financé, à hauteur de MYR 49000 sur 2 ans, par le conseil scientifique de l’université de technologie à Johor en Malaisie. Côté Malaisien, ce projet est porté par le Dr. Noordini BT Nik Abd Malik et le Dr. Nurul Mu'azzah Abdul Latiff.
  15. 2017 : j’ai monté un projet recherche avec l’université sistan et baluchestan – Iran pour le développement de métaheuristiques hybrides pour la planification sous incertitude. Ce projet est initié en collaboration avec le Professeur Amine RAHATI. Actuellement, je co-encadre la thèse de M. Ehsan Hojjatzade inscrit à l’université de sistan et baluchestan sur ce sujet. J’ai initié la signature d’un accords cadre entre l’UHA et l’université sistan et baluchestan.
  16. 2015 : j’ai déposé le projet de prématuration « 2-poles Modular-Skewed Rotor with Axially Sheets for Reluctant Synchronous Machines », à la SATT Alsace et en collaboration avec Daniel Fodorean de l'UTCN – Roumanie.
  17. 2015 : j’ai monté du projet « Intelligent vehicle for LIFE improvement of people with Reduced mObility », projet faisant intervenir le LMIA-UHA, Le MIPS-UHA et le CAREESD de l’Université de Technologie Cluj-Napoca.
  18. 09/2017 : dans le plan de réussite -3/+3, j’ai participé très activement à la rédaction et au dépôt d’un projet de formation pour ouvrir la formation UHA 4.0.0, destinée aux étudiants ayant le niveau BAC, qui leur permettra de rejoindre UHA 4.0.1 et décrocher après des titres professionnels. Cette formation est labialisée « Grande Ecole du Numérique » et un financement de 150 k€ a été obtenu.
  19. 12/2017 : j’ai participé à la mise en place d’un contrat recherche avec un grand constructeur automobile Français pour la gestion des bornes de recharges électriques .
  20. 2016 : j’ai participé très activement au montage et à l’obtention du label « Grande Ecole du Numérique » pour la formation UHA 4.0 (60k€ nous ont été attribué par la Grande Ecole du Numérique.
  21. En 2016, j’ai participé activement à l’obtention de la première Certification de Qualification Professionnelle CQP-DNT (Développeur Nouvelles Technologies) pour les étudiants de l’UHA.
  22. 2017 : j’ai participé activement au montage du projet Industriel et régional qui a pour but de travailler sur la Gestion des bornes de recherche électriques. Ce projet est financé en 10/2017 et sera réalisé en partenariat entre la région Grand-Est et la société Freshmile.
  23. 2016 : j’étais porteur du projet « développement d'algorithmes massivement parallèles pour la fouille de données ». Ce projet est financé en partie par la région Alsace qui nous a financé à hauteur de 50% du coût du projet (12k€ / 24k€).
  24. 2016 : J’ai déposé le projet « Surveillance & alertes automatiques des dérives de comportement » déposé dans le cadre de l’appel à projet NOVATECH (budget demandé : 130k€).
  25. 2015 : j’étais membre du comité de montage du projet NOVATECH, porté par grands industriels de la région Est (porté par plusieurs grands industriels dont Peugeot, Alstom, Clemessy, etc.)
  26. 2015 : j’ai participé au dépôt du projet « Smart techn'Hom – campus » dans le cadre de l'appel à projet NFI - REI (Nouvelle France Industrie - Réseau Electrique Intelligent). Projet Porté par l'UTBM. Ce projet est classé 6ème au niveau nationale (budget : 5M€).
  27. 2015 : porteur du projet BQR « Algorithme d'optimisation pour la conception d'un moteur électrique pour les véhicules légers ». Un financement de 3k€ m’a été accordé en 2015.
  28. 2012-2015 : j’ai monté la thèse CIFRE en partenariat avec le LORIA-UL et la société TDF à Metz (19.5k€/an pour les frais d’encadrement).
  29. 2015 : Création et lancement de l'Ecole du Numérique - UHA 4.0. pour de l’enseignement en mode projet et pédagogie inversée. Ce projet est porté en collaboration avec le Prof. P.A. Muller et Mounir Elbaz (MCF).
  30. 2015 : dépôt à la SATT du projet ``Intelligent vehicle for LIFE improvement of People with Reduced mObility", projet européen faisant intervenir le LMIA-UHA, le CAREESD de l'Université de Technologie Cluj-Napoca.
  31. 2014 - 2018 : Projet « Véhicule léger intelligent pour l'aide à la mobilité des personnes » dont l’objectif est de proposer nouveau scooter électrique (type 4 roues) pour le transport des personnes à mobilité réduite. Projet, accepté dans le cadre de l'appel à projet lancé par l'UHA, en partenariat avec le laboratoire MIPS.
  32. 2014 - 2018 : Projet « Analyse énergétique et environnementale des bâtiments » dont l’objectif est de créer un outil de gestion et de supervision, à grande échelle, permettant de traiter en temps réel un grand nombre de télémesures et de contrôler à distance des installations techniques. Projet, accepté dans le cadre de l'appel à projet lancé par l'UHA, en partenariat avec le laboratoire MIPS.
  33. 2014 - 2018 : Projet « Ecosystème logiciel de Planification Extensible » dont l’objectif principal, est de construire un environnement logiciel extensible qui permet d’optimiser (à l’aide des métaheuristiques) et de planifier des trajectoires précises en combinant des informations cartographiques et des données spécifiques issues des utilisateurs. Projet, accepté dans le cadre de l'appel à projet lancé par l'UHA, en partenariat avec le laboratoire MIPS.
  34. 2014 : Projet Bonus Qualité Recherche qui s’intitule "Algorithme d’optimisation pour la conception d’un moteur électrique pour les véhicules légers ».
  35. 2014 : Dépôt d’un projet Bonus Qualité Recherche qui s’intitule "Perception 3D pour des services de mobilité interactifs et contextuels". Projet en partenariat avec J-Ph. Lauffenburger et M. Boumediene du laboratoire MIPS.
  36. 2014 : Dépôt d’un projet Bonus Qualité Recherche qui s’intitule « Traitement du signal et informatique : analyse des comportements au sein d’un bâtiment intelligent et optimisation de sa consommation énergétique ». Projet en partenariat avec D. Ould Abdeslam, G. Hermann et le Prof. P. Wira du laboratoire MIPS.
  37. 2012 : Dépôt d'un projet PHC BRANCUSI en collaboration avec D. Fodorean de l’université de Cluj-Napoca. Ce projet est noté A par la commission d’évaluation en France et noté B par la commission Roumaine.
  38. 2012 : Projet Bonus Qualité Recherche, « Mise en place d'un cluster GPU hétérogène », à l'UHA (projet classé 1/22).
  39. 2013 : Projet Bonus Qualité Recherche qui s’intitule « Traces d'usages et présences numériques en contexte de mobilité » à l'UHA (projet classé 1/20). Ce projet est monté en collaboration avec le Prof. P.A. Muller et le Prof. O. Thevenin et C. Wilhelm.
  40. 2013 : projet « Ville numérique et systèmes de transport intelligents : Déploiement des tags pour des services mobiles sans contact NFC », en partenariat avec la ville de Mulhouse. Ce projet a été monté en collaboration avec le Prof. Pierre-Alain Muller.
  41. 2013 : Projet « Mobilité » dans le cadre du CPER 2014-2020.
  42. 2010 - 2013 : Participation très active au projet binational ``Intelligent Hybrid Vehicle for Individual Transportation of People with Reduced Mobility", en partenariat avec l'Université de Technologie Cluj-Napoca, Roumanie. Projet financé par le gouvernement Roumain.
  43. 2010 - 2013 : Participation très active au projet européen (4D-POSTDOC) ``Optimal Energy Management for Light Electric Vehicles", en partenariat avec l'Université de Technologie Cluj-Napoca, Roumanie.
  44. 2010 : Projet Equipex 2010 déposé par l'UHA. J’étais le correspondant pour le laboratoire LMIA.
  45. 2010 - 2012 : Projet COMCO (COmparaison des Moyens de Control) en partenariat avec l'équipe CCE-UTBM et General Electric.
  46. 2010 - 2012 : Projet industriel reliant le LMIA-UHA, le MIPS-UHA et la société ESDI à Belfort. Proposition d’un outil pour la détection/prédiction des pannes des serveurs de la société ESDI.
  47. 2011 : Participation à la rédaction du projet MIFA « Mathématique de l'Image, des Formes et Applications » de la fédération SPI-STIC-Math déposé par l'UHA.