Capteur biologique interrogeable à distance et utilisant les matériaux 2D (Graphène, MoS2)
L’objectif de ce contrat de post-doctorat réside dans la réalisation d’un prototype de capteur biologique réalisé en utilisant des matériaux 2D qui pourra être interrogé à distance grâce à une antenne RF, réalisé simultanément et à proximité du biocapteur. Le post-doctorant prendra en charge la conception, la fabrication et la caractérisation de ce prototype pour répondre aux spécifications attendues. Au sein de l’environnement du CEA-LETI, le post-doctorant prendra en charge la réalisation du capteur, de sa conception à sa caractérisation finale. A partir d’une modélisation adaptée il concevra tout d’abord une architecture capteur combinant des chemiresistors et/ou transistors graphène à grille liquide à une antenne RF. Une fois le design réalisé, il adaptera les méthodes de transfert de matériaux 2D déjà existantes pour proposer un protocole de fabrication simple et innovant. Grâce à ce process de fabrication, il fabriquera les premiers prototypes de capteurs. Après avoir validé l’interrogation des biocapteurs via un dispositif d’antenne RF, le post-doctorant réalisera les tests de biodétection afin de déterminer la sensibilité des dispositifs réalisés. Dans un second temps, le post-doctorant étudiera les procédés de transfert sur substrat arbitraire de MoS2 déposé par voie chimique et établira un protocole technologique permettant d’interfacer graphène et MoS2 au sein d’un même dispositif. Le but sera d’amplifier la sensibilité des biocapteurs visés par le projet.
Agent Conversationnel pour les Jeux Sérieux en Médecine
Le laboratoire LVIC participe à un projet de recherche dont l’objectif est de développer des outils innovants d’enseignement destinés à des étudiants en médecine. La formation se fera par l’intermédiaire de jeux sérieux de seconde génération, dans lesquels l’apprenant pourra interagir directement avec l’environnement :
- en immersion dans un environnement 3D grâce à un casque de Réalité Virtuelle et à la détection de ses mouvements,
- avec une manipulation naturelle et écologique de l’environnement (instruments, patient…),
- ainsi qu’une interaction vocale avec des avatars autonomes conversationnels et émotionnels.
L’équipe multimédia du laboratoire participe au projet pour développer des outils permettant aux étudiants d’interagir en langage naturel avec les avatars conversationnels.
Dans ce cadre, le travail du post-doctorant consistera plus particulièrement à :
- faire l’étude de l’art des agents conversationnels ;
- comprendre et maîtriser les briques technologiques du laboratoire en traitement automatique des langues ;
- proposer et développer un système de dialogue permettant l’interaction en langage naturel avec les avatars conversationnels du projet.
Application de l’ingénierie des ontologies et des connaissances à l’ingénierie de systèmes complexes
L’ingénierie système basée sur les modèles repose sur l’utilisation de diverses descriptions formelles du système pour effectuer des prévisions, des analyses, des automatisations, des simulations, etc. Cependant, ces descriptions sont principalement réparties dans des silos hétérogènes. L’analyse et l’exploitation de l’information sont confinées à leurs silos et manquent ainsi la vue d’ensemble. Les informations et idées transversales restent cachées.
Pour résoudre ce problème, les ontologies et les techniques d’ingénierie des connaissances offrent des solutions souhaitables reconnues par les travaux universitaires. Ces techniques et paradigmes aident notamment à donner accès à un jumeau numérique complet du système grâce à leurs capacités de fédération, à donner un sens à l’information en l’intégrant aux connaissances formelles existantes et à explorer et découvrir des incohérences grâce aux capacités de raisonnement.
L’objectif de ce travail sera de proposer une approche donnant accès à un jumeau numérique complet fédéré avec les technologies d’ingénierie de la connaissance. Les opportunités et les limites de l’approche seront évaluées sur des cas d’utilisation industrielle.
Conversion charge-spin dans les isolants topologiques HgTe
L’interface ou la surface d’isolants topologiques contient des états de Dirac qui présentent la propriété particulière de spin-momentum locking qui rend ces systèmes particulièrement attractifs pour le développement de nouveaux effets et applications de spintronique. HgTe contraint est un isolant topologique modèle et de fait un excellent candidat pour la démonstration et le design de composants nouveaux exploitant les propriétés uniques des isolants topologiques. Cette position postdoctorale vise à réaliser la première démonstration expérimentale de la conversion directe charge-spin dans des nanostructures HgTe, et d’utiliser cette conversion pour développer des composants basés sur le transport de spins.
Mise en place des champs de rayonnements de référence pour la radioprotection couvrant le domaine du Cs-137 et du Co-60 à partir d’un accélérateur d’électrons électrostatique
Au cours des dernières années, le LNHB a initié et réalisé un programme de recherche visant à produire un champ de rayonnement photonique de référence en radioprotection pour les hautes énergies (~6 MeV) à partir de son accélérateur médical Saturne 43. Pour ce faire, un ensemble constitué d’une cible et d’un filtre (égalisateur-atténuateur) a été conçu par le LNHB afin de produire à partir du faisceau d’électrons délivré par le LINAC un faisceau de photons de référence.
Il n’existe pas actuellement de dispositif permettant de produire des champs de rayonnements à partir d’un accélérateur dans le domaine d’énergie équivalent Cs-137 et Co-60. Pour mettre en œuvre un programme de recherche dans ce domaine, il est nécessaire de disposer de la technologie de fabrication et d’utilisation des dosimètres absolus pour les photons (chambres d’ionisation à cavité), de déterminer le design de l’ensemble cible-filtre afin de produire le champ de rayonnement photons approprié et de calculer les coefficients de conversion du kerma dans l’air vers les équivalents de dose à partir de la distribution spectrale de la fluence au point d’étalonnage.
Le candidat participera à la construction des chambres d’ionisation à cavité nécessaires à la caractérisation dosimétrique des faisceaux de photons obtenus à partir d’un accélérateur d’électrons ainsi qu’aux mesures sur site. Il sera également en charge des simulations Monte-Carlo pour l’optimisation de l’ensemble cible-filtre égalisateur qui sera utilisé pour produire le faisceau de photons de référence à partir d’un accélérateur électrostatique.
Solution d’accélération combinée logicielle et matérielle pour les algorithmes de recherche opérationnelle
Le but de ce post-doctorat est de préparer la prochaine génération de solveurs RO. Nous proposons donc d’étudier la possibilité de l’accélération matérielle à base de FPGA pour exécuter certains blocs ou la totalité des algorithmes de RO [4,5]. Les blocs pour lesquelles une telle solution n’est pas efficace peuvent être parallélisés et exécutés sur une plate-forme de calcul standard. L’environnement d’exécution proposé correspondra donc à une plateforme de calcul qui intégrera des FPGA. L’accès à cette plateforme nécessitera un ensemble d’outils. Ces outils doivent offrir des fonctionnalités telles que (a) l’analyse et la pré-compilation d’une entrée ou d’un problème ou sous-problème de RO par exemple, (b) le partitionnement HW / SW et l’optimisation de logique dédiée et enfin (c) la génération d’un exécutable logiciel et un bitstream.
La première étape sera donc de trouver les algorithmes de RO qui peuvent se prêtent bien à l’accélération matérielle. Une analyse et une classification des différents algorithmes de RO sont ainsi nécessaires. Nous proposerons ensuite, des méthodologies de partitionnement HW / SW pour les différentes classes d’algorithmes.
Les résultats obtenus seront implémentés pour donner lieu à un prototype de compilation qui à partir d’une instance RO va générer un exécutable logiciel et un bitstream. Ces derniers seront implémentés et exécutés sur une plateforme de calcul munie de FPGA afin d’évaluer le gain en performance et l’impacte sur la consommation énergétique de la solution que nous proposons.
Simulation des phénomènes de noyage dans les PEMFC
La pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) est aujourd’hui considérée comme une solution pertinente pour une production d’énergie électrique décarbonée, aussi bien pour des applications transport que stationnaire. La gestion des fluides à l’intérieur de ces piles a un impact important sur leur performance et leur durabilité. Les phénomènes de noyage dus à l’accumulation d’eau liquide sont bien connus pour nuire au fonctionnement des piles, provoquant des chutes de performance et des dégradations pouvant être irréversibles. Avec l’utilisation de canaux de plus en plus fins dans des piles toujours plus compactes, ces phénomènes deviennent de plus en plus fréquents. L’objectif de ce post-doc est de progresser dans la compréhension du noyage dans les PEMFC. Les travaux consisteront à analyser le lien entre les conditions de fonctionnement, le design des canaux et les matériaux utilisés dans les cœurs de pile. Ils seront basés sur une approche de modélisation des écoulements diphasiques à différentes échelles, en commençant par une échelle locale au niveau d’une dent et d’un canal, pour parvenir, via une remontée d’échelle, jusqu’au niveau de la cellule complète. L’étude s’appuiera également sur de nombreux résultats expérimentaux obtenus au CEA ou dans la bibliographie.
Conception d’alliages à Haute entropie (thermodynamique prédictive, Machine learning) et fabrication rapide par frittage SPS
Le travail proposé vise à utiliser des méthodes de fouille de données (réseaux de neurones artificiels, Random Forest, processus Gaussiens) combinée avec la thermodynamique prédictive (méthode CALPHAD) pour découvrir de nouveaux alliages HEA dans le domaine à 6 éléments Fe-Al-Ni-Co-Mo-Cr. Des méthodes expérimentales de densification rapide (frittage assisté par courants électromagnétiques pulsés (SPS pour Spark Plasma Sintering)) et de dispense automatisée de poudre seront utilisées pour la fabrication rapide des compositions identifiées. Des méthodes de caractérisation semi-automatisées permettront d’alimenter des bases de données avec des mesures rapides de propriétés physiques (densité, taille de grains, dureté). La prédiction de propriétés d’usage pour deux cas d’application (corrosion par des sels fondus et propriétés mécaniques pour application structurale) sera réalisée et les alliages correspondant élaborés pour validation expérimentale.
Mise en place d’une plateforme d’apprentissage par démonstration adaptée au cas industriel
Ce projet a pour objectif de développer un démonstrateur intégrant les technologies à l’état de l’art et le tester sur un cas d’usage représentatif du monde industriel. Ce projet s’inscrit dans la grappe globale d’apprentissage par démonstration.
Le démonstrateur sera constitué d’un bras robotique / cobotique couplé à un/des capteurs d’acquisition (type RGBD). Ce dispositif sera positionné dans un espace constitué d’un rack / étagère contenant des objets/pièces de formes et qualités diverses (matières, densités, couleurs …) en face duquel sera disposé un prototype de convoyeur typique d’installations industrielles. L’archétype de tâche à réaliser par le démonstrateur sera de type « pick and place » où un objet devra être récupéré en étagère puis disposé sur le convoyeur.
Ce type de démonstrateur sera plus proche des conditions réelles d’utilisation que les exemples « jouets » utilisés dans le domaine académique.
Ce démonstrateur se focalisera dans un premier temps sur l’opérabilité à court terme basée sur des briques à l’état de l’art de la technologie tant matérielle que logicielle, pour un cas d’usage représentatif du monde industriel.
Il sera donc moins basé sur la modification ou l’évolution des algorithmes utilisés que sur l’adaptation des paramètres, l’ajout de connaissances a priori dépendantes du contexte permettant de réduire l’espace d’entrée, etc.
Contrôle de l’adhésion de composites collés par des techniques ultrasonores non-linéaires
Le CEA-LIST conçoit des méthodes de contrôle non destructives (CND) innovantes dans de nombreux secteurs de l’industrie. De fortes collaborations entre le CEA-LIST et Airbus Group Innovations (AGI) sur la thématique du contrôle non destructif ont conduit à la création d’un laboratoire CEA de CND pour les Applications Aéronautiques (LC2A) au sein des équipes d’Airbus.
Le contrôle des structures composites collées constitue un enjeu majeur pour l’industrie aéronautique. La contamination des surfaces collées, les cycles thermiques ou les sollicitations mécaniques rencontrées par le joint collé peuvent conduire à des propriétés adhésives dégradées auxquels les techniques ultrasonores conventionnelles ne sont pas sensibles. Les méthodes ultrasonores non-linéaires comme par exemple le couplage d’ondes non-colinéaires, la génération d’harmoniques ou l’imagerie non linéaire présentent de fortes potentialités au regard du contrôle de l’adhésion. L’objectif de ce travail postdoctoral consistera à concevoir, mettre au point et évaluer les potentialités de ces techniques pour l’évaluation de l’adhésion des structures composites collées.
Ces travaux qui s’inscrivent dans le cadre d’un programme de recherche européen sur la thématique du collage seront menés au sein du LC2A dans les locaux d’AGI situés à Toulouse. De solides compétences en physique expérimentale, en instrumentation, en méthodes ultrasonores non-linéaires seraient appréciées.