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Gilbert Laporte
Professor Emeritus - HEC Montréal

Applying Mathematics to Solve Societal Problems

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La vidéo et le texte français suivent ci-dessous.

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Takeaways

  1. Operational research has wide applications in a variety of areas, from optimizing transport systems to redesigning electoral boundaries.
  2. Science is needed to help governments tackle major societal challenges, such as infrastructure building, dealing with public health crises, and more.
  3. A well-educated population and government that listens to science will fare better when it comes to facing the big issues of our lifetime.

Action

The increase of funding for the sciences has resulted in the creation of key knowledge and expertise hubs, bringing great benefit to Canada. The government must continue to increase this funding and work to educate the people in the sciences to have a well-informed and well-prepared populace to face the problems of tomorrow.


What is your field of study?

Thank you for your kind words. My area of study and research is called operational research. It is a saying that few people are aware of. In practice, what we focus on is the optimization of large systems.

Operational research has its roots in military operations during World War Two in England. After the war, it was applied to industrial applications and then to many applications in transport. Today, operational research applies to a lot of domains, including transport, humanitarian relief, and health. It is a very broad area.

“There are complex problems to study, but if you can articulate and optimize them, you can contribute to finding a solution.”

There are complex problems to study, but if you can articulate and optimize them, you can contribute to finding a solution.


What does winning a Killam Prize mean to you, your team, and your work?

It is a very prestigious award. It is the most prestigious prize you can win in Canada for science. I am very flattered and honored to receive it, especially at such an advanced stage in my career, as I am getting older.

The credit is not mine alone but is shared with my collaborators and students. I have had about a hundred students in my lifetime. I have worked with about four hundred co-authors on different articles. We are talking about a big team and obviously, the credit is shared with everyone involved.


What is the relevance of your field of study to Canada’s future economy? 

As I have mentioned, our work focuses on improving complex systems. For example, we can look at everything relating to transportation. If you look at the major modes of transportation, like aviation, railways, trucks, buses, and subway systems, all of these can be optimized. They all have costs and raise critical social issues. By improving transportation systems, the efficacy of the Canadian economy will also be improved. 

One of the most interesting applications I was involved in, here in Canada, was the readjustment of the electoral boundaries in the city of Edmonton. There are around 750,000 people in Edmonton and we were asked to design a division of the city into twelve electoral constituencies that had to be the right size. They had to be compact, with the right number of inhabitants in each constituency, and the divisions had to respect natural borders.

“Designing the electoral boundaries of a city like Edmonton would have taken months. We managed to do it in a few days because of our computer system.”

Around 2009 and 2010, we designed new electoral boundaries for the city of Edmonton. Designing the electoral boundaries of a city like Edmonton would have taken months. We managed to do it in a few days because of our computer system. 

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How do mathematicians support the quest for solutions to societal challenges?

Regarding this question of chaos, my field of operational research brings order to chaos. It provides an objective way of considering problems and solving them using mathematical models and objective data.

Most major societal issues can be solved not only through political action, but also through science. I am not denying the role of politics. Of course, it is very important that politicians consider the needs of the populace. But, there is a limit to what politics can do and there will come a time when you will need science, structure, and objective answers to complex issues.

Looking at the COVID-19 pandemic, we can see that the countries that are faring the best, like ours, based their decisions on the opinions of scientists.

It is not by chance that we did well. We listened to people who are knowledgeable in epidemiology. We listened to doctors and as such, we made more progress than our neighbors to the South, who were not as interested in science. Bringing science and objectivity into the study of challenges is always helpful.


How does Canada compare to other countries in engineering? 

In our field of computer engineering and industrial engineering, Canada is a world-leading figure. Montreal is considered the world capital of operational research.

We are lucky in Montreal to have one of the best and biggest operational research groups in the world. We are always at the forefront of everything in this field.

One of Canada’s strengths that has emerged in recent years is the funding of research. In past years, the Canadian government has invested a lot in research funding around new technologies, artificial intelligence, and data. 

Montreal is a global hub for operational research because of the huge subsidies we received from the government over the years. 


What needs to be done to improve research excellence in Canada?

First, we must invest in education. If we want to have a strong society in the future, we need to have a very high level of education. We have to invest in elementary, high school, and university education. Education impacts everything.

“Well-educated people are needed not only to do research, but to appreciate what scientific research means.”

It is important to have educated people. Well-educated people are needed not only to do research, but to appreciate what scientific research means. It is important to have a population that will side with scientists, rather than with people who speak loudly.

The main message I want to send to our politicians is to listen to science. I am not denying politicians’ importance as there are decisions that are political in nature. However, fundamentally, they have to listen to science. As I said earlier, we saw this illustrated with COVID-19 – those who listened to science fared better.

Version française

La mathématique pour résoudre les défis sociétaux

Écoutez le balado:


Points clés

  1. La recherche opérationnelle a beaucoup d’applications dans une variété de domaines, comme l’optimisation des systèmes de transport et la définition des circonscriptions électorales.
  2. La science est nécessaire pour aider les gouvernements à résoudre les principaux défis sociétaux, tels que la construction d’infrastructures, la gestion des crises de santé publique, et d’autres.
  3. Une population bien éduquée et des gouvernements à l’écoute de la science s’en sortiront mieux lorsqu’il s’agira de faire face aux grands problèmes de notre temps et de l’avenir.

Appel à l’action

L’augmentation du financement des sciences a donné lieu à la création de pôles de connaissances et d’expertise clés, desquelles le Canada profite grandement. Le gouvernement doit continuer d’augmenter ce financement et doit éduquer les gens dans les sciences pour avoir une population bien informée et bien préparée pour les problèmes du futur.


Quel est votre domaine d’étude?

Mon domaine d’études et de recherche est ce qu’on appelle la recherche opérationnelle. C’est une expression que peu de gens connaissent. En pratique, c’est l’optimisation de grands systèmes.

La recherche opérationnelle a ses racines dans les opérations militaires de la deuxième guerre mondiale en Angleterre. Après la guerre, ces pratiques sont passées à des applications industrielles et ensuite à beaucoup d’applications en transport.

“la recherche opérationnelle s’applique à beaucoup de domaines, incluant le transport, l’aide humanitaire et la santé.”

Maintenant, la recherche opérationnelle s’applique à beaucoup de domaines, incluant le transport, l’aide humanitaire et la santé. Donc c’est très vaste comme domaine.

En autant qu’il y a des problèmes complexes à étudier, la recherche opérationnelle peut les structurer, les optimiser, et contribuer à leur solution.


Qu’est-ce que gagner le prix Killam signifie pour vous, votre équipe et votre travail?

C’est un prix très prestigieux. Je pense que c’est le prix Canadien le plus prestigieux en sciences. Donc je suis évidemment très flatté et très honoré de l’avoir eu, surtout à une étape assez avancée de ma carrière.

Je dois dire que le mérite ne revient pas juste à moi. Il revient beaucoup à mes collaborateurs et à mes étudiants. J’ai eu une centaine d’étudiants dans ma vie et j’ai travaillé avec environ quatre cents co-auteurs pour écrire des articles. Alors on parle d’une grande équipe et le mérite est évidemment partagé avec tout le monde.


En quoi votre domaine de recherche est-il pertinent à l’économie du Canada? 

Nous améliorons des systèmes complexes. Donc on peut penser à tout ce qui touche le transport, par exemple. Si on regarde les grands modes de transport, comme l’aviation, le domaine ferroviaire, le transport par camions, les systèmes d’autobus, et les systèmes de métro, ils peuvent tous être optimisés. Et ils comportent tous des coûts et des enjeux sociaux importants. Donc en améliorant les systèmes de transport, on contribue à l’efficacité de l’économie canadienne.”

Une des applications les plus intéressantes à laquelle j’ai participé au Canada, c’est le découpage électoral de la ville d’Edmonton. La ville d’Edmonton comptait à peu près cinq cent cinquante mille personnes. Les dirigeants d’Edmonton nous ont demandé de concevoir une partition de la ville en douze districts électoraux, qui soient de taille correcte, compacts, ayant le bon nombre d’électeurs et la bonne population dans chaque circonscription, et qui respectent les frontières naturelles et d’autres facteurs.

“D’habitude ce travail leur prenait des mois. Cependant, nous avons réussi à faire cela en quelques jours, parce qu’on a un système informatique qui le permettait.”

Alors en 2009-2010 nous avons conçu, un nouveau découpage électoral pour la ville d’Edmonton. D’habitude ce travail leur prenait des mois. Cependant, nous avons réussi à faire cela en quelques jours, parce qu’on a un système informatique qui le permettait.


De quelle façon est-ce que les mathématiciens appuient les communautés dans la quête de solutions?

La recherche opérationnelle apporte l’ordre au chaos. Elle apporte de l’objectivité dans la façon de poser les problèmes, et de les résoudre avec des modèles mathématiques et avec des données objectives. 

Je pense que la plupart des grands problèmes sociétaux ne se règlent pas seulement par des actions politiques, mais aussi par la science.

Je ne nie pas le rôle de la politique, évidemment: c’est très important que des politiciens pensent aux besoins des populations. Mais il y a une limite à ce que la politique peut faire. Il vient un temps où il faut de la science, où il faut de la structure, où il faut apporter une réponse objective à des problèmes compliqués.

Si on regarde la pandémie de la Covid qu’on a maintenant, on remarque que les pays qui ont bien réussi – dont le nôtre – se sont beaucoup basés sur les opinions des scientifiques. Et ce n’est pas un hasard qu’on ait bien réussi : on a écouté les gens qui connaissent l’épidémiologie, on a écouté des médecins, et on a fait plus de progrès que nos voisins du Sud, qui ont pas été aussi intéressés à la science.

Donc je pense que la science met de l’objectivité dans tous les problèmes. Elle aide tout le temps.


Comment est-ce que le Canada se compare aux autres pays en ingénierie? 

Dans notre domaine, en génie informatique et en génie industriel, le Canada fait figure de proue dans le monde. Montréal est considérée comme la capitale mondiale de la recherche opérationnelle. Donc, à Montréal, on a la chance d’avoir un des plus grands groupes de recherche opérationnelle au monde. Donc nous sommes à l’avant-garde de tout. 

“Dans les dernières années, nos gouvernements ont beaucoup investi dans les subventions pour les nouvelles technologies, l’intelligence artificielle et les données massives.”

Une des forces du Canada dans ce domaine qui a beaucoup émergé, surtout récemment c’est le subventionnement de la recherche. Dans les dernières années, nos gouvernements ont beaucoup investi dans les subventions pour les nouvelles technologies, l’intelligence artificielle et les données massives. Cela a créé, à Montréal surtout, un pôle international qu’on n’aurait jamais pu avoir sans les subventions massives des gouvernements des dernières années.


Que doit-on faire pour bonifier l’excellence dans la recherche au Canada? 

Je dirais deux choses. La première c’est d’investir dans l’éducation. Si on veut avoir une société forte en culture, il faut qu’on ait un très bon niveau d’éducation. Il faut investir dans l’éducation primaire, secondaire, universitaire car tout passe par l’éducation. C’est important d’avoir des gens éduqués, pas seulement pour faire de la recherche mais pour apprécier la nature de la recherche scientifique. C’est important que la population se range du côté des scientifiques, plutôt que du côté des gens qui parlent très fort.

Et le message principal que je donnerais à nos politiciens, c’est d’écouter la science. Je ne nie pas du tout l’importance des politiciens, il en faut pour des décisions qui sont politiques, mais il faut écouter la science. Et comme j’ai dit, on le voit avec la Covid: ceux qui ont écouté la science s’en sont mieux sortis.

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Gilbert Laporte
Professor Emeritus - HEC Montréal

Bio: Gilbert Laporte is Professor Emeritus at the Department of Decision Sciences at HEC Montréal. He holds the Canada Research Chair in Distribution Management and is a member of the Group for Research on Decision Analysis and the Interuniversity Research Centre on Enterprise Networks, Logistics, and Transportation. He has been awarded the Order of Canada and the Innis-Gérin Medal.

Organization Profile: HEC Montréal is a public Canadian business school located in Montreal, Quebec. It is the graduate business school of the Université de Montréal and is known as the first established school of management in Canada. Offering undergraduate, graduate, and post-graduate programs, it is consistently recognized as one of the top business schools in Canada and the world. 

 

Bio: Gilbert Laporte est professeur émérite au Département de sciences de la décision de HEC Montréal. Il est titulaire de la Chaire de recherche du Canada en distributique et est membre du Groupe d’études et de recherche en analyse des décisions (GERAD) et du Centre interuniversitaire de recherche sur les réseaux d’entreprise, la logistique et le transport (CIRRELT). Il est récipiendaire de l’Ordre du Canada et de la Médaille Innis-Gérin .

Organization Profile: HEC Montréal est une école de commerce publique canadienne située à Montréal. C’est l’école de commerce supérieure de l’Université de Montréal reconnue comme la première école de gestion établie au Canada. Offrant des programmes de premier cycle et des cycles supérieurs, elle est reconnue comme l’une des meilleures écoles de commerce au Canada et à l’échelle internationale.