GERAD · OptiM

Youssef
Diouane

Des algorithmes et logiciels d'optimisation numérique efficaces et prouvés, pour les problèmes de boîte noire, les problèmes inverses et l'apprentissage automatique.

Numerical optimization algorithms and software that are efficient and provable, for blackbox problems, inverse problems and machine learning tasks.

Optimisation sans dérivées · optimisation non lisse et stochastique · jumeaux numériques · optimisation multidisciplinaire (MDO)

Derivative-free optimization · nonsmooth and stochastic optimization · digital twins · multidisciplinary design optimization (MDO)

Professeur au Département de mathématiques et de génie industriel (MAGI), et responsable du laboratoire OptiM. Auparavant professeur au Département d'ingénierie des systèmes complexes (DISC) de l'ISAE-SUPAERO, à Toulouse.

Professor at the Department of Mathematical and Industrial Engineering (MAGI), and head of the OptiM lab. Previously Professor in the Department of Complex Systems Engineering (DISC) at ISAE-SUPAERO, Toulouse.

–publications
listées
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publications
14étudiants
13 doctorat · 1 maîtrise
students
13 Ph.D. · 1 M.Sc.
3postdoc­torants
 
postdocs
 
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Ma recherche, en vidéoMy research, on videoYouTubeYoussef Diouane

RechercheResearch

L'optimisation numérique appliquée aux systèmes complexes, à la conception et aux sciences des données : des méthodes efficaces, accompagnées de garanties théoriques de convergence et de complexité.

Numerical optimization for complex systems, engineering design and data science: efficient methods that come with theoretical guarantees of convergence and complexity.

Sans dérivéesDerivative-free

Recherche directe et optimisation de boîtes noiresDirect search and blackbox optimization

Méthodes de recherche directe et stratégies d'évolution globalement convergentes, avec bornes de complexité dans le pire cas : contraintes, multiobjectif, bi-niveau et décentralisé.

Globally convergent direct-search methods and evolution strategies with worst-case complexity bounds: constrained, multiobjective, bilevel and decentralized settings.

Modèles de substitutionSurrogate models

Optimisation bayésienne et processus gaussiensBayesian optimization and Gaussian processes

Régions de confiance pour l'optimisation globale (TREGO), contraintes cachées, grande dimension, noyaux pour variables mixtes et hiérarchiques, apprentissage par transfert, multi-fidélité.

Trust regions for global optimization (TREGO), hidden constraints, high dimension, kernels for mixed and hierarchical variables, transfer learning, multi-fidelity.

Non lisse et stochastiqueNonsmooth and stochastic

Méthodes régularisées et du second ordreRegularized and second-order methods

Quasi-Newton proximal, régions de confiance et pénalités exactes pour l'optimisation non lisse ; Levenberg–Marquardt et Gauss–Newton stochastiques, recherche linéaire par sous-échantillonnage.

Proximal quasi-Newton, trust-region and exact-penalty methods for nonsmooth problems; stochastic Levenberg–Marquardt and Gauss–Newton, subsampled line search.

Calcul scientifiqueScientific computing

Problèmes inverses et assimilation de donnéesInverse problems and data assimilation

Moindres carrés non linéaires, préconditionnement de suites de systèmes linéaires, approximation de rang faible randomisée, inversion géophysique et atmosphérique à grande échelle.

Nonlinear least squares, preconditioning for sequences of linear systems, randomized low-rank approximation, large-scale geophysical and atmospheric inversion.

Conception aéronautiqueAircraft design

Optimisation multidisciplinaire (MDO) avec variables mixtes, avions hybrides-électriques, conception d'ailes multi-fidélité.

Multidisciplinary design optimization with mixed variables, hybrid-electric aircraft, multi-fidelity wing design.

Climat et apprentissageClimate and learning

Réduction d'échelle des simulations climatiques par apprentissage profond probabiliste ; optimisation min-max d'ordre zéro.

Downscaling climate simulations with probabilistic deep learning; zeroth-order min-max optimization.

Géophysique et ondesGeophysics and waves

Inversion de forme d'onde complète, estimation de la réfractivité troposphérique par méthodes adjointes.

Full-waveform inversion, tropospheric refractivity estimation with adjoint methods.

Laboratoire OptiMThe OptiM lab

Je dirige OptiM, le Laboratoire d'optimisation de Montréal, fondé à Polytechnique Montréal avec Charles Audet, Sébastien Le Digabel et Dominique Orban.

I direct OptiM, the Montréal Optimization Laboratory, founded at Polytechnique Montréal with Charles Audet, Sébastien Le Digabel and Dominique Orban.

OptiM fédère l'expertise de Polytechnique Montréal en optimisation numérique, avec ou sans dérivées, continue, mixte, multi-fidélité et adjointe. Le laboratoire donne à cette recherche une identité commune, la rend plus visible à Montréal et à l'international, et la relie aux partenaires académiques et industriels de la région.

OptiM brings together Polytechnique Montréal's expertise in numerical optimization, with or without derivatives, continuous, mixed, multi-fidelity and adjoint-based. The lab gives this research a shared identity, makes it more visible in Montréal and abroad, and connects it with academic and industrial partners in the region.

Membres fondateursFounding members

Publications

Liste synchronisée chaque jour avec mon profil PolyPublie (Polytechnique Montréal). Voir aussi Google Scholar.

List synced daily with my PolyPublie profile (Polytechnique Montréal). See also Google Scholar.

–articles de revuejournal articles
–conférencesconference papers
–rapportsreports

EnseignementTeaching

Cours donnés à Polytechnique Montréal, du calcul scientifique au baccalauréat jusqu'à l'optimisation aux cycles supérieurs.

Courses at Polytechnique Montréal, from undergraduate scientific computing to graduate optimization.

MTH2210 1er cycleUndergrad

Calcul scientifique pour ingénieursScientific Computing for Engineers

Arithmétique flottante, équations non linéaires, systèmes linéaires, interpolation, intégration numérique et équations différentielles.

Floating-point arithmetic, nonlinear equations, linear systems, interpolation, numerical integration and differential equations.

MTH8414 Cycles sup.Graduate

Fondements de recherche opérationnelleFoundations of Operations Research

Modélisation et méthodes de résolution pour l'optimisation linéaire, en nombres entiers et non linéaire.

Modeling and solution methods for linear, integer and nonlinear optimization.

MTH8418 Cycles sup.Graduate

Optimisation sans dérivéesDerivative-Free Optimization

Optimisation de boîtes noires : recherche directe, méthodes à modèles et à substituts, analyse de convergence et applications en ingénierie.

Blackbox optimization: direct search, model- and surrogate-based methods, convergence analysis and engineering applications.

Étudiants et postdoctorantsStudents and postdocs

Direction et codirection à Polytechnique Montréal, au GERAD et à l'ISAE-SUPAERO, souvent en cotutelle avec la France et en partenariat avec l'industrie aéronautique.

Supervision and co-supervision at Polytechnique Montréal, GERAD and ISAE-SUPAERO, often through joint degrees with France and partnerships with the aerospace industry.

En coursCurrent17

PostdoctorantsPostdocs3

  • ML
    Mengying LeiPostdoc2026– · Direction2026– · DirectorBayesian optimization using low-separation-rank surrogates on product domains
  • YT
    Yu Jade TangPostdoc2026– · Codirection · McGill2026– · Co-supervisor · McGillRobust and efficient physics-informed learning and optimization for large-scale urban mobility digital twins
  • MS
    Mouad SidkiPostdoc2026– · Codirection · UQTR2026– · Co-supervisor · UQTRLearning and optimization for continuous-flow process scheduling

DoctoratPh.D.13

  • MD
    Mohamed Amine DhahakPh.D.2026– · Direction · cotutelle ENAC2026– · Director · cotutelle ENACDerivative-free optimization for the design of arrival and departure routes at major airports
  • MA
    Mohamed-Yessine Ben-AmorPh.D.2026– · Direction2026– · DirectorEfficient surrogate-based optimization for large-scale transportation problems
  • MB
    Mouad Nait-BoubkerPh.D.2026– · Direction2026– · DirectorOptimization and learning for supply chains under uncertainty
  • AF
    Ateba François FreddyPh.D.2025– · Codirection2025– · Co-supervisorModèle IA régularisé par la physique pour les risques climatiques
  • VD
    Valentin DijonPh.D.2025– · Direction2025– · DirectorDirect-search methods for bi-level optimization
  • AD
    Adrien DurandPh.D.2024– · Codirection · cotutelle ISAE-SUPAERO2024– · Co-supervisor · cotutelle ISAE-SUPAEROHigh-dimensional constrained optimization, application to preliminary aircraft design
  • MG
    Maxence GollierPh.D.2024– · Codirection2024– · Co-supervisorNonsmooth exact penalty methods for constrained optimization
  • MB
    Mohamed Ali BelhafnaouiPh.D.2024– · Direction · Airbus Canada2024– · Director · Airbus CanadaBayesian optimization-based approaches for MDO with application to aircraft design
  • OM
    Oussama MouhtalPh.D.2023– · Direction · cotutelle INP Toulouse2023– · Director · cotutelle INP ToulouseRandomized algorithms for preconditioning of nonlinear inverse problems
  • MH
    Mohamed Laghdaf HabiboullahPh.D.2023– · Direction2023– · DirectorStochastic regularized nonsmooth optimization using second-order information
  • TD
    Théo DenormePh.D.2023– · Direction2023– · DirectorEfficient derivative-free optimization methods
  • MK
    Meisseme KadriPh.D.2023– · Direction2023– · DirectorMixed-integer stochastic Bayesian optimization, with application to hyperparameter tuning of deep learning architectures
  • MF
    Mohamed El FassiPh.D.2023– · Codirection2023– · Co-supervisorCutting-plane methods based on local centers: theory and applications

MaîtriseM.Sc.1

  • OC
    Oihan CordelierM.Sc.2025– · Direction2025– · DirectorMulti-fidelity constrained Bayesian optimization with application to aircraft wing design

DiplômésAlumni12

Doctorat et postdoctoratPh.D. and postdoc7

  • EH
    Edward Hallé-HannanPh.D.2022–2026 · Codirection2022–2026 · Co-supervisorBlack-box optimization methods to solve problems with meta and categorical decision variablesAujourd'hui : postdoctorant, Georgia TechNow: Postdoctoral fellow, Georgia Tech
  • AT
    Ali TfailyPh.D.2023–2025 · Codirection · McGill2023–2025 · Co-supervisor · McGillArtificial intelligence in aircraft designAujourd'hui : architecte en chef, systèmes avion, BombardierNow: Chief Architect, Aircraft Systems, Bombardier
  • PS
    Paul SavesPh.D.2020–2024 · Codirection · ISAE-SUPAERO2020–2024 · Co-supervisor · ISAE-SUPAEROMultidisciplinary design optimization with Gaussian process for aircraft eco-designAujourd'hui : chercheur, IRDNow: Research scientist, IRD
  • AP
    Alexandre Scotto Di PerrotoloPh.D.2018–2022 · Codirection · ISAE-SUPAERO2018–2022 · Co-supervisor · ISAE-SUPAERORandomized numerical linear algebra methods with application to data assimilationAujourd'hui : architecte MDO, IRT Saint ExupéryNow: MDO architect, IRT Saint Exupéry
  • RP
    Rémy PriemPh.D.2017–2020 · Codirection · ISAE-SUPAERO2017–2020 · Co-supervisor · ISAE-SUPAEROHigh-dimensional multidisciplinary optimization for aircraft designAujourd'hui : ingénieur de recherche, DGANow: Research engineer, DGA
  • PB
    Pierre-Jean BarjhouxPh.D.2016–2020 · Codirection · ISAE-SUPAERO2016–2020 · Co-supervisor · ISAE-SUPAEROTowards efficient solutions for large scale structural optimization problems with categorical and continuous mixed design variablesAujourd'hui : chercheur, AirbusNow: Researcher, Airbus
  • JG
    Jie GaoPostdoc2022–2023 · Codirection · HEC Montréal2022–2023 · Co-supervisor · HEC MontréalComposite Bayesian optimization with applications to large-scale road network optimizationAujourd'hui : professeure adjointe, TU DelftNow: Assistant Professor, TU Delft

MaîtriseM.Sc.5

  • YR
    Youri RigaudM.Sc.2024–2026 · Direction2024–2026 · DirectorAutomatic hyperparameter tuning procedure for linear programming
  • UF
    Ulrich Baron-FournierM.Sc.2023–2025 · Direction2023–2025 · DirectorDirect-search methods for bi-level optimization
  • PL
    Pierre-Louis LemaireM.Sc.2024–2025 · Codirection2024–2025 · Co-supervisorA physics-informed machine learning model to investigate the effects of climate change on meteorological and hydrological eventsAujourd'hui : doctorant, AI for Climate and Physical Systems Lab, Université de TübingenNow: Ph.D. student, AI for Climate and Physical Systems Lab, University of Tübingen
  • VD
    Valentin DijonM.Sc.2023–2024 · Direction2023–2024 · DirectorEfficient stochastic optimization methods for nonsmooth regularized least-squaresAujourd'hui : doctorant, Polytechnique MontréalNow: Ph.D. student, Polytechnique Montréal
  • AK
    Antonin KenensM.Sc.2021–2022 · Codirection2021–2022 · Co-supervisorNonlinear least-squares methods with application to bundle adjustment problemsAujourd'hui : ingénieur logiciel, PNUDNow: Software engineer, UNDP

Stages de rechercheResearch interns23

Asma Hibatallah, Elio Cairoli-Fogiel, Antoine Maugras, Mohamed Amine Dhahak, Noam Charette, Mathieu Corbishley, Maxence Gollier, Oihan Cordelier, Khalil Ouazzani Chahdi, Quentin Vaquier, Mohamed Laghdaf Habiboullah, Oussama Mouhtal, Théo Denorme, Happiness Edit Mahalalele, Jean-Guillaume De Damas, Robin Grapin, Raul Carreira-Rufato, Margarida Cosme, Paul Saves, Sotirios Anagnostidis, Nicolas Mendoza-Pila, Olivier Goux, Matheus Felipe-Gomes.

Étudiants potentielsProspective students

Je cherche des étudiants motivés à la maîtrise et au doctorat, avec une solide formation en mathématiques appliquées, en optimisation ou en calcul scientifique. Envoyez-moi votre CV, vos relevés de notes et un court texte sur vos intérêts.

Comme je reçois de nombreuses demandes, je ne peux répondre qu'aux candidatures qui correspondent à mes besoins actuels. Sans réponse de ma part, considérez que votre candidature n'est pas retenue.

I am looking for motivated M.Sc. and Ph.D. students with a strong background in applied mathematics, optimization or scientific computing. Send me your CV, transcripts and a short statement of interest.

Because I receive many requests, I can only reply to candidates whose profile matches my current needs. If you do not hear back, please consider that your application will not be pursued.

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Parcours, distinctions et fonctionsCareer, awards and service

Carrière entre Toulouse et Montréal, prix, financement de la recherche et engagement dans la communauté.

Career between Toulouse and Montréal, awards, research funding and service to the community.

2025 Prix du meilleur article 20242024 Best Paper Award Computational Optimization and Applications (Springer) · un article retenu parmi les 89 publiés par la revue en 2024one paper chosen among the 89 the journal published in 2024 : « Inexact direct-search methods for bilevel optimization problems »
2023 Prix du meilleur article AIAA en MDOAIAA Multidisciplinary Design Optimization Best Paper American Institute of Aeronautics and Astronautics · « Multidisciplinary design optimization with mixed categorical variables for aircraft design » (SciTech 2022)

CarrièreCareer

2024–
Professeur agrégé, permanentAssociate Professor, tenuredPolytechnique Montréal, MAGI
2022–2024
Professeur adjointAssistant ProfessorPolytechnique Montréal, MAGI
2015–2022
Enseignant-chercheur (Associate Professor), permanentAssociate Professor, tenuredISAE-SUPAERO, Toulouse
2011–2015
Doctorant puis postdoctorantPh.D. student, then postdocCERFACS, Toulouse

Financement en coursCurrent funding

2024–2029
CRSNG Découverte · chercheur principalNSERC Discovery · PIEfficient derivative-free optimization methods for transportation systems and machine learning
2025–2028
FRQNT Projet d'équipe · chercheur principalFRQNT Team project · PIEfficient surrogate-based optimization for large-scale transportation problems
2024–2027
FRQNT Samuel-De-Champlain · chercheur principalFRQNT Samuel-De-Champlain · PIBlackbox optimization for the design of departure and arrival routes near large airports (ENAC)
2026
Contrat SAFRAN · chercheur principalSAFRAN contract · PIIntegrated modelling and optimization of switching contactor
2025–2028
CochercheurCo-investigatorFRQNT NOVA ×2 (A. Legrain, J. Carreau) · CRSNG AllianceNSERC Alliance (P. Maghoul)

Transfert et logicielsTransfer and software

2020–
Logiciels libresOpen-source softwareSMT, SMT-Optim, TREGO (DiceOptim, Trieste), RegularizedOptimization.jl
2021–
Cofondateur et membre du conseil consultatifCo-founder and advisory board memberTRUSTII
2023–
Conseil consultatifAdvisory boardOR@Africa

Éditorial et évaluationEditorial and review

2023–
Éditeur associéAssociate EditorComputational Optimization and Applications
2023–2025
Éditeur invité, numéro spécial ISMP 2024Guest editor, ISMP 2024 special issueMathematical Programming
2026–2029
Groupe d'évaluation CRSNG 1509NSERC Evaluation Group 1509Génie civil, industriel et des systèmesCivil, Industrial and Systems Engineering
2024–
Membre du comité technique en optimisation multidisciplinaire (MDO)Member, Multidisciplinary Design Optimization (MDO) Technical CommitteeAmerican Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA)American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA)
2023–2025
ÉvaluationsReviewingFRQNT · FNS (Suisse) · ANR (France) · IVADO / RSRI

ConférencesConferences

2026
Comité d'organisationOrganizing committeeDFOS 2026, Montréal
2024
Comité local d'organisationLocal organizing committeeISMP 2024, Montréal
2021–2022
Organisation de sessionsSession organizerICCOPT 2022 · EUROPT 2021

InstitutionInstitution

2023–2025
Président, comité de discipline étudianteChair, Student Discipline CommitteePolytechnique Montréal (membre 2022–2024)(member 2022–2024)
2023–
Comité de planification stratégiqueStrategic planning committeeDépartement MAGIMAGI department
2022
Comité de création d'un programme d'ingénierie en mathématiques appliquéesCommittee for a new applied mathematics engineering degreePolytechnique Montréal
2022–2024
Autres comitésOther committeesCongés sabbatiques (2022) · Bourses de la Fondation Arbour (2024)Sabbatical leave (2022) · Arbour Foundation scholarships (2024)
MembreMember
GERAD · OIQOrdre des ingénieurs du QuébecOrdre des ingénieurs du Québec

Contact

Pavillons Lassonde, Polytechnique Montréal
Pavillons Lassonde, Polytechnique MontréalLassonde buildings, Polytechnique Montréal
youssef.diouane@polymtl.ca
Polytechnique Montréal Département de mathématiques et de génie industrielDept. of Mathematical and Industrial Engineering
BureauOffice
A-520.15
TéléphonePhone
+1 514 340-4711 # 3865
AdresseAddress
2500, chemin de Polytechnique
Montréal (Québec) H3T 1J4, Canada
GERAD Groupe d'études et de recherche en analyse des décisionsGroup for Research in Decision Analysis
BureauOffice
5487
PavillonBuilding
André-Aisenstadt, Université de MontréalUniversité de Montréal campus
AdresseAddress
2920, chemin de la Tour
Montréal (Québec) H3T 1N8, Canada