Comment peut-on aider des communautés de développeurs open source à mieux comprendre, contrôler et améliorer la santé des écosystèmes logiciels dans lesquels ils sont impliqués ? Ce projet de recherche bilatéral, impliquant des chercheurs de l’UMONS, de Polytechnique Montreal (Canada) et de Laval University (Canada), vise à étudier cette question en combinant des techniques des sciences sociales, appliquées et fondamentales, dans une méthodologie interdisciplinaire.


Comment peut-on aider des communautés de développeurs open source à mieux comprendre, contrôler et améliorer la santé des écosystèmes logiciels dans lesquels ils sont impliqués ? Ce projet de recherche bilatéral, impliquant des chercheurs de l’UMONS, de Polytechnique Montreal (Canada) et de Laval University (Canada), vise à étudier cette question en combinant des techniques des sciences sociales, appliquées et fondamentales, dans une méthodologie interdisciplinaire.

Associated Research Centres

CReMMI – Research Centre on Mathematical and Software Modelling

The CReMMI Research Centre, specialising in mathematical and software modelling, comprises five research laboratories in mathematics and five research laboratories in computer science. These teams carry out fundamental and applied research and develop formal models and software tools to model a variety of mathematical, physical, biological, socio-economic and software systems.

AGIF Centre – Algebra, Geometry and Fundamental Interactions

Fundamental interactions are at the root of all observed physical phenomena. Modelling these interactions has led to major developments in analysis, algebra and geometry. The AGIF Centre is composed of eight groups whose research is linked to mathematics as well as experimental and theoretical physics.

For more information:



Effective member services of the Research Institute :

Algorithms Laboratory FS
Mathematical Analysis Unit FS
Numerical Analysis Unit FS
Biomathematics Unit FMP
Laboratory for Chemistry of Novel Materials FS
Didactics of Scientific Disciplines Unit FS
Numerical Ecology of Aquatic Systems Laboratory FS
Software Engineering Laboratory FS
Algebraic Geometry Unit FS
Theoretical Computer Science Unit FS
Laboratoire Interfaces et Fluides complexes FS
Mathematical Logic Unit FS
Effective Mathematics Unit FS
Methodology and Training Unit FPSE
Atomic Physics and Astrophysics Unit FS
Nuclear and Subnuclear Physics Unit FS
Theoretical and Mathematical Physics Unit FS
Probability and Statistics Unit FS
Psychodynamic and Systemic Clinical Psychology Unit FPSE
Computer Networks and Telecommunications Unit FS
Information Systems Unit FS

Noteworthy Activities and Developments

  • Artificial reef mesocosms: Study of the effects of major climate changes on tropical corals in simulated artificial ecosystems.
  • Carbochemostats: research into bioreactors for the accurate measurement of carbon, oxygen, nitrogen and phosphorus fluxes between the biological system studied and its surrounding environment (original and patented concept no. U.K. WO 2013/010764 A1)

Community Services

Researchers at the COMPLEXYS Institute develop specialised open source software tools as part of their research into complex systems in order to meet the specific needs of industry or organisations seeking tailored software solutions.

A significant example is the Zoo/phytoimage software developed by the Numerical Ecology of Aquatic Systems team, who carry out studies to automate the identification and measurement of plankton using numerical image analysis.


In light of current ecological problems, the concept of compactness has become paramount to ensuring the sustainable and positive development of our cities, thus limiting the misuse of natural areas, and conserving biodiversity in a time of economic and social challenges for territories.

How can we build cities that meet compactness criteria but are strong enough to reduce their consumption without affecting their attractiveness or quality of life?

CoMod specifically studies the concept of “compact cities” using graph theory and game theory to tackle issues associated with the various criteria concerned.


Do models of biological evolution help us to understand the expansion of open source software?

ECOS (“ECological studies of Open Source Software ecosystems”) examines the way in which free software evolves, drawing inspiration from models of biological evolution, for example, the transformation of living species as evidenced by changes in genetic traits over generations, as per Darwin’s theory of evolution.


Collaborative and adaptive systems for the automatic heating of smart homes.

The aim of CASSTING (Collective Adaptative Systems SynThesIs with Non-zero-sum Games) is to find a means of heating rooms in a smart house by using automation and control algorithms for the supply valves.

More infos : 

Flagship Projects

The Institute essentially develops its activities through collaborative research projects.

These projects:

  • Are based on interdisciplinarity
  • Prioritise collaborative research and co-development
  • Rely on partnerships with all sectors of society (industries, services, research centres, governmental institutions, etc.)
  • Bring together provincial, regional, federal, European and international partners.

The Institute is active in setting up research projects, with its partners, which respond to the emerging problems linked to the Institute’s field.

Below you can find a list of some key projects, which highlight some of the issues our researchers tackle.

COMPLEXYS is involved in long-term collaborative projects, which require in-depth consideration regarding theoretical models in order to provide solutions to specific problems. UMONS uses the international recognition of its theorists to develop ever more ambitious projects linked to the industrial world


  • Mikael Randour received “The Ackermann Award” in 2015 from the “European Association for Computer Science Logic” for his PhD thesis,
  • Quentin Menet won the “Prix Antonella 2015”, Jenifer Rubio-Magnieto was selected to participate at the “65th Conference of Nobel Laureates” for her post-doc work,
  • and Nicolas Boulanger was awarded the “Théophile De Donder 2014” prize by the FNRS for the first part of his research.

Expertise and research topics

The COMPLEXYS Institute relies on multidisciplinary teams combining the skills of mathematicians, computer scientists, and scientists in general, to study complex systems.


The computer scientists and mathematicians at the Institute specialise in:

  • The modelling of information and communication systems (software, databases, networks, etc.)
  • The development of tools and techniques for:
    • Numerical analysis
    • Probability and statistics
    • Graph theory and game theory
    • Operational research
    • Automata theory and mathematical logic

The Institute’s experts focus their research on:

  • The interaction and manipulation of light with complex materials (photonics and plasmonics)
  • The multi-scale modelling of structures and the optoelectronic properties of materials
  • The behaviour of liquids at interfaces
  • The creation of novel architectures from thin structures (filaments, plates and shells)
  • The mechanisms of the cytoskeleton of a cell
  • The creation of organs by living organisms
  • The creation of compact cities

Presentation of the Institute

Complex systems, such as the brain, the economic market and natural ecosystems, are made up of many interacting entities. Nevertheless, the overall behaviour of such systems cannot be predicted by studying its individual parts; everything is connected and global properties emerge from the many interactions between these parts.

The study of complex systems has developed considerably since the 20th century thanks to the many discoveries and developments in biology, chemistry, physics, and because of dramatic increases in computing resources. The fact that the diversity of complex systems requires interdisciplinary research led to the creation of the COMPLEXYS Institute. In addition to advances in nonlinear physics, the development of mathematical tools and advances in computer science since World War II have provided the resources necessary to study these phenomena. The techniques used by COMPLEXYS are at the forefront of the analysis, modelling and simulation of numerous complex systems in mathematics, engineering sciences, natural sciences and human and social sciences.

Présentation de l’Institut

Les systèmes complexes sont des systèmes constitués d’un grand nombre d’entités en interactions. Par exemple, le cerveau, le marché économique, les écosystèmes naturels sont autant de système complexes. Cependant, le comportement global de tels systèmes ne peut pas être prédit en étudiant ses parties de manière isolée : tout est lié et des propriétés globales émergent des interactions.

L’étude des systèmes complexes s’est considérablement développée depuis le 20ème siècle, grâce aux nombreuses découvertes réalisées en biologie, chimie et physique, et à l’accès à une puissance de calcul informatique suffisante. L’étude des systèmes complexes exige une approche interdisciplinaire, motivation de la création de l’Institut COMPLEXYS. En plus de la physique non linéaire, le développement des outils mathématiques et l’essor de l’informatique à la suite de la seconde guerre mondiale fournissent actuellement les ressources indispensables pour étudier ces phénomènes. Les techniques mises en oeuvre sont désormais à la pointe de l’analyse, de la modélisation et de la simulation de nombreux systèmes complexes en sciences exactes, sciences de l’ingénieur, sciences de la vie et sciences humaines et sociales.



Centres de recherche associés

CReMMI – Centre de Recherche en Modélisation Mathématique et Informatique

Le CReMMI réunit 5 services de mathématiques et 5 services d’informatique impliqués dans le développement de modèles formels et d’applications logicielles pour la modélisation de systèmes mathématiques, informatiques, physiques, biologiques,
économiques et sociaux.

Centre AGIF – Algèbre, Géométrie et Interactions Fondamentales

Les interactions fondamentales sont à l’origine de tous les phénomènes physiques observés. La modélisation de ces interactions a induit d’importants développements en analyse, algèbre et géométrie. Le Centre AGIF compte huit groupes dont les recherches relèvent de la physique théorique, la physique expérimentale et les mathématiques.

Pour plus d’informations:


Equipements remarquables

  • Mésocosmes récifaux artificiels : Etude des effets des grands changements climatiques sur les coraux tropicaux en écosystèmes artificiels simulés.
  • Carbochemostats : bioréacteurs de recherche permettant une mesure précise des flux C, O, N et P entre le système biologique étudié et son milieu environnant (concept original et breveté n° U.K. WO 2013/010764 A1)

Services aux collectivités

Les chercheurs de l’Institut COMPLEXYS développent des outils logiciels open source spécialisés dans le cadre de leurs travaux de recherche sur les systèmes complexes, ou, en sous-traitance, pour répondre aux besoins spécifiques d’industriels ou d’autres organismes demandeurs de solutions logicielles adaptées.

Un exemple remarquable est le logiciel Zoo/phytoimage élaboré par le laboratoire d’écologie numérique des milieux aquatiques et qui permet d’analyser du plancton à partir d’images digitalisées.


Au regard des problèmes écologiques actuels, la notion de compacité est devenue primordiales pour assurer une évolution durable et positive de nos villes, limitant ainsi l’utilisation abusive des espaces naturels et préservant la biodiversité face aux enjeux économiques et sociaux des territoires.

Comment fabriquer des villes qui répondent à des critères de compacité suffisamment forts pour réduire leurs consommations sans nuire à leur attractivité ni à la qualité de vie ?

La spécificité du projet CoMod est qu’il propose d’étudier cette notion de «ville compacte» à l’aide de la théorie des graphes et d’aborder, sous l’angle de la théorie des jeux les problèmes liés à l’arbitrage des différents critères s’y rapportant.


Les modèles de l’évolution biologique, une aide pour comprendre l’expansion des logiciels libres ?

Le projet ECOS («ECological studies of Open Source software ecosystem») étudie la manière dont se développent les logiciels libres en s’inspirant des modèles d’évolution biologique tels que la transformation des espèces vivantes qui se manifeste par des changements de leurs caractères génétiques au cours des générations ou théorie de Darwin.


Les systèmes collaboratifs et adaptatifs à la base de l’automatisation du chauffage des maisons intelligentes.

Le projet CASSTING («Collective Adaptative Systems SynThesIs with Non-zero-sum Games») vise à apporter une solution au chauffage des pièces d’une maison intelligente via des algorithmes d’automatisation et de contrôle des vannes d’alimentation.

Plus d’infos : 


Services membres effectifs de l’Institut de Recherche :

Algorithmique FS
Analyse mathématique FS
Analyse numérique FS
Biomathématique FMP
Chimie des matériaux nouveau FS
Didactique des Disciplines scientifiques FS
Ecologie numérique des milieux aquatique FS
Génie Logiciel FS
Géométrie algébrique FS
Informatique théorique FS
Laboratoire Interfaces et Fluides complexes FS
Logique mathématique FS
Mathématique effectives FS
Méthodologie et formation FPSE
Physique atomique et astrophysique FS
Physique nucléaire et subnucléaire FS
Physique théorique et mathématique FS
Probabilité et statistique FS
Psychologie clinique systémique et psychodynamique FPSE
Réseaux et Télécommunication FS
Systèmes d’information FS

Projets phares

L’Institut développe ses activités essentiellement au travers de projets de recherche collaboratifs.

Ces projets de recherches :

  • Se basent sur l’interdisciplinarité
  • Privilégient la recherche collaborative et le co-développement
  • S’articulent sur une logique partenariale avec tous les acteurs de la société (industries, services, centres de recherche, collectivités territoriales, institutions gouvernementales, etc.)
  • Tissent des partenariats à l’échelle provinciale, régionale, fédérale, européenne et internationale.

L’Institut s’implique dans le montage de projet de recherche avec ses partenaires pour répondre aux problématiques émergentes liées aux domaines de l’Institut.

Nous présentons ici, à titre indicatif, quelques projets phare de l’Institut qui illustrent   les problématiques abordées par nos chercheurs.

L’Institut Complexys s’investit dans des projets collaboratifs à long-terme impliquant une réflexion en profondeur dans les modèles théoriques en vue d’apporter une solution à des problèmes concrets. La reconnaissance au niveau international des théoriciens participe au rayonnement de l’UMONS et à l’essor de projets toujours plus ambitieux et en lien avec le monde industriel.


  • Mikael Randour qui a reçu le prix « The Ackermann Award » en 2015 du « European Association for Computer Science Logic » pour sa thèse de doctorat,
  • Quentin Menet gagnant du Prix Antonella 2015, Jenifer Rubio-Magnieto sélectionnée à participer au « 65th Conference of Nobel Laureates » pour son travail postdoctoral
  • ou encore Nicolas Boulanger qui a été gratifié du prix « Théophile De Donder 2014 » décerné par le FNRS pour la première partie de sa carrière.

Expertises et thématiques

La spécificité de l’Institut Complexys est de s’attaquer à l’étude de systèmes complexes, en se reposant sur des équipes multisdisciplinaires combinant les compétences de mathématiciens, d’informaticiens et de spécialistes en sciences au sens large:


Les informaticiens et mathématiciens de l’Institut Complexys sont spécialisés dans:

  • la modélisation de l’information et les systèmes de communication (logiciel, base de données, réseaux, etc.),
  • le développement d’outils et de techniques pour:
    • l’analyse numérique,
    • les systèmes dynamiques,
    • la probabilité et les statistiques,
    • la théorie des graphes, la théorie du jeu,
    • la recherche opérationnelle,
    • la théorie automata et de logique mathématique.

Ces experts étudient différentes thématiques telles que:

  • les interactions de la lumière dans les matériaux complexes (photonique et plasmonique),
  • la modélisation multi-échelle de structures et de matériaux à propriétés optoélectroniques,
  • le comportement de liquides aux interfaces,
  • la création de nouvelles architectures à couches minces (filaments, plaques et coquilles),
  • les mécanismes du cytosquelette d’une cellule,
  • la création d’organes par les organismes vivants,
  • la création de villes compactes,
  • etc.