WORKSHOP

Mathematical and Computational Foundations of Digital Twins
Fondations Mathématiques et Computationnelles des Jumeaux Numériques

11 – 15 August, 2025

INTRANET FOR ORGANIZERS

Organizing Committee
Comité d’organisation

Amy Braverman (Nasa Jet Propulsion Laboratory)
Fariba Fahroo (Air Force Office of Scientific Research)
Houman Owhadi (CALTECH)
Jouni Susiluoto (NASA Jet Propulsion Laboratory)
Daniel M. Tartakovsky (Stanford University)
Dongbin Xiu (The Ohio State University)
Olivier Zahm (INRIA, Université Grenoble Alpes)
Enrique Zuazua (Friedrich-Alexander Universität)

IMPORTANT WARNING:  Scam / Phishing / SMiShing ! Note that ill-intentioned people may be trying to contact some of participants by email or phone to get money and personal details, by pretending to be part of the staff of our conference center (CIRM).  CIRM and the organizers will NEVER contact you by phone on this issue and will NEVER ask you to pay for accommodation/ board / possible registration fee in advance. Any due payment will be taken onsite at CIRM during your stay.

Digital twins are emerging as essential tools for understanding and managing complex systems, particularly those involving model uncertainty, streaming data, and intricate feedback loops. Since the 2010s, initiatives from industry and academic and research agencies and organizations in Europe and the USA (e.g., ESA, NASA, INRIA, AFOSR, ERC, NSF) have highlighted the need to advance the mathematical foundations of digital twin technology.

Despite progress in areas like modeling, data assimilation, and inference, there remains a significant gap between the complexity of systems envisioned for digital twins and the capabilities of current frameworks. This gap is most pronounced at the intersection of data assimilation, uncertainty quantification, and real-time control—domains critical to the efficacy and reliability of digital twins. To address these challenges, we propose a five-day workshop focused on the mathematical and computational foundations of digital twin technology.

This workshop will bring together experts from academia, industry, and research agencies to explore how advancements in real-time synchronization between digital twins and their physical counterparts, along with developments in areas such as surrogate modeling, control theory, inverse problems, large-scale Bayesian methods, reduced-order modeling, dimension reduction, data assimilation, and uncertainty quantification, can stimulate the advancement of digital twin technologies.

In addition to theoretical developments, the workshop will also feature discussions on real-world applications, highlighting how digital twin technologies are being applied across various domains including but not limited to industrial applications, various areas of Earth, life, and physical sciences, and mechanical, civil, and aerospace engineering.

The workshop aims to foster interdisciplinary collaboration and inspire new research in computational and applied mathematics that can meet the actual demands of complex, real-world applications, ensuring that digital twin technology is not only theoretically sound but also practically impactful.

The event will also provide young researchers with valuable insights into the relevance of this rapidly evolving field, guiding them in shaping their academic and industrial careers toward highimpact areas in applied and computational mathematics.

Les jumeaux numériques émergent comme des outils essentiels pour comprendre et gérer les systèmes complexes, en particulier ceux impliquant des incertitudes de modèle, des flux de données en continu et des boucles de rétroaction complexes. Depuis les années 2010, des initiatives de l’industrie ainsi que d’agences et d’organisations académiques et de recherche en Europe et aux États-Unis (par exemple, ESA, NASA, INRIA, AFOSR, ERC, NSF) ont souligné la nécessité de faire progresser les fondations mathématiques de la technologie des jumeaux numériques.

Malgré les progrès réalisés dans des domaines tels que la modélisation, l’assimilation de données et l’inférence, il existe toujours un écart significatif entre la complexité des systèmes envisagés pour les jumeaux numériques et les capacités des méthodes actuelles. Cet écart est le plus prononcé à l’intersection de l’assimilation de données, de la quantification des incertitudes et du contrôle en temps réel — des domaines critiques pour l’efficacité et la fiabilité des jumeaux numériques. Pour relever ces défis, nous proposons un atelier de cinq jours axé sur les fondations mathématiques et computationnelles de la technologie des jumeaux numériques.

Cet atelier réunira des experts du milieu universitaire, de l’industrie et des agences de recherche pour explorer comment les avancées dans la synchronisation en temps réel entre les jumeaux numériques et leurs homologues physiques, ainsi que les développements dans des domaines tels que la modélisation de substitution, la théorie du contrôle, les problèmes inverses, les méthodes bayésiennes à grande échelle, la modélisation en ordre réduit, la réduction de dimension, l’assimilation de données et la quantification des incertitudes, peuvent stimuler l’avancement des technologies des jumeaux numériques.

En plus des développements théoriques, l’atelier mettra également en lumière des applications concrètes, en montrant comment les technologies des jumeaux numériques sont appliquées dans divers domaines, y compris, mais sans s’y limiter, les applications industrielles, divers domaines des sciences de la Terre, de la vie et des sciences physiques, ainsi que dans l’ingénierie mécanique, civile et aérospatiale.

L’atelier vise à favoriser la collaboration interdisciplinaire et à inspirer de nouvelles recherches en mathématiques computationnelles et appliquées qui répondent aux besoins réels d’applications complexes du monde réel, garantissant que la technologie des jumeaux numériques est non seulement théoriquement solide, mais aussi d’un impact pratique.

L’événement offrira également aux jeunes chercheurs des perspectives précieuses sur la pertinence de ce domaine en pleine évolution, les guidant dans l’orientation de leurs carrières académiques et industrielles vers des domaines à fort impact en mathématiques appliquées et computationnelles.

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