Conception et analyse de rétroactions basées sur des canaux auxiliaires pour la découverte de vulnérabilités
Le fuzzing est une technique de test dynamique permettant la découverte de vulnérabilités de manière très efficace. Des centaines voire milliers de vulnérabilités sont ainsi détectées (et réparées) chaque année dans les logiciels que nous utilisons. Lorsque que l'on essaye de transposer l'approche fuzzing sur des systèmes embarqués on se retrouve confronté à plusieurs problèmes : le code source n'est pas toujours disponible, très peu d'informations sont disponibles sur le comportement du système à l'exécution et enfin il est difficile de détecter si un bug est apparu. Le laboratoire LTSO développe depuis plusieurs années des techniques à l'état de l'art dans l'analyse des canaux auxiliaires, notamment le rayonnement électromagnétique produit par les systèmes pendant leur fonctionnement. Ces mesures permettent d'inférer des informations (donnée, code exécuté) sur le comportement du système de manière non-intrusive. L'objectif de cette thèse est donc de déterminer si ces mesures side-channel permettent d'améliorer le processus de fuzzing sur les systèmes embarqués. L'utilisation de cette nouvelle source d'information ouvre également la porte à la découverte de nouvelle classes de vulnérabilités, comme les vulnérabilités micro-architecturales.
La thèse aura lieu au CEA Grenoble, au sein de l'institut du LETI, dans une équipe de recherche dédiée à l'étude et au développement de solutions pour la sécurité des systèmes électroniques présents et futurs (http://www.leti-cea.fr/cea-tech/leti/Pages/recherche-appliquee/infrastructures-de-recherche/plateforme-cybersecurite.aspx).
Linéarisation de micro-sources optiques pour les communications
Vous avez envie de participer au futur des transmissions optiques pour les communications très haut débits ? Cette thèse y prendra pleinement sa place, sous des aspects de performance et d’efficacité énergétique, en tentant de favoriser notamment l’émergence de solutions optiques à bas coût carbone ou faible dépendance en matériaux rares.
Le domaine des communications optiques non-cohérentes sur LED connait un essor grandissant ces dernières années, notamment dû aux avantages que les microLED GaN ou organiques peuvent amener en termes de haut débit ([1-2], http://www.youtube.com/watch?v=9kfNgPBuUpk), d’efficacité énergétique et d’intégration hybride pour des applications récentes et variées comme le LiFi, les communications sur fibre (data centers, …) ou sur guide d’onde (puce à puce). Cependant, d’une part ces sources nécessitent une optimisation délicate des paramètres des formes d’ondes dû à leur comportement multifactoriel et complexe en fréquence, et d’une autre part elles imposent des non-linéarités et effets mémoires limitant les performances et pouvant s’apparenter aux phénomènes introduits par les amplificateurs de puissance dans les systèmes RF conventionnels avec néanmoins des spécificités propres.
Depuis une dizaine d’années, des études ont tenté de compenser ces non-linéarités en utilisant des modèles affichant différents compromis entre complexité et précision de modélisation, avec des validations sur des macro-LEDs commerciales. Par ailleurs, depuis peu, les microLEDs comme celles développées au CEA (http://www.leti-cea.fr/cea-tech/leti/Pages/actualites/News/debit-lifi-un-nouveau-record-telecommunication-et-objets-communicants.aspx) s’imposent dans certains domaines de recherche de par leur grande bande passante et leur forte intégration, mais avec un comportement HF spécifique et des effets mémoire accrus par une bande de modulation dépassant le gigahertz.
La thèse s’attachera à étudier dans un premier temps des solutions d’optimisation de configuration de formes d’ondes envisagées de type multiporteuses en fonction des caractéristiques spécifiques des micro-sources optiques (dépendance inverse du rendement et de la bande passante en fonction de la polarisation). Dans un second temps, des algorithmes de compensation de non-linéarités seront implémentés sur ce type de source optique pour tenter d’améliorer les débits ou distances de transmission, suivant des compromis complexité/performances. Des validations matérielles des solutions numériques développées seront réalisées sur des micro-sources implémentées dans des bancs de transmission instrumentalisés permettant in fine une démonstration temps-réel des innovations produites durant la thèse.
Vous serez intégré dans une équipe dynamique travaillant sur une multitude d’axes de recherche autour du traitement du signal, des protocoles et des plateformes d’implémentation.
Nous recherchons un candidat avec un profil en communications numériques, traitement de signal et optoélectronique, ayant une réelle motivation pour travailler sur un sujet multidisciplinaire (formes d’onde, algorithmes, modélisations, simulations et implémentation matérielle). Nous vous proposons un environnement de recherche unique dédié à des projets ambitieux au profit des grands enjeux sociétaux actuels, une expérience à la pointe de l’innovation (fort potentiel de développement industriel) et des moyens expérimentaux exceptionnels, pour déboucher sur de réelles opportunités de carrière en R&D à l’issue de votre thèse. Rejoignez-nous, venez développer vos compétences et en acquérir de nouvelles ! Pour candidater, merci d’envoyer directement votre CV à luc.maret@cea.fr.
[1] M. N. Munshi, L. Maret, B. Racine, A. P. A. Fischer, M. Chakaroun and N. Loganathan, "2.85-Gb/s Organic Light Communication With a 459-MHz Micro-OLED," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 35, no. 24, pp. 1399-1402, 15 Dec.15, 2023, doi: 10.1109/LPT.2023.3327612.
[2] L. Maret et al., « Ultra-High Speed Optical Wireless Communications with gallium-nitride microLED », Photonics West, SPIE OPTO, Light-Emiting Devices, Materials and Application 2021
Monitoring environnemental de dispersion de polluants : placement optimal de capteurs mobiles
Vous vous sentez concernés par les problématiques de pollution de l’environnement ? Ces travaux de recherche permettront un déploiement optimal de capteurs mobiles pour la surveillance de la qualité de l'air dans les environnements urbains. Les géométries urbaines complexes [1] et les scénarios dynamiques de dispersion de polluants sont les défis scientifiques à relever afin de mieux évaluer localement la pollution atmosphérique, identifier les sources de cette pollution et anticiper les pics d’exposition.
Nos recherches antérieures se sont concentrées sur l’identification des sources de pollution, négligeant l'aspect critique du placement des capteurs [2]. Pour des modèles d’équations aux dérivées partielles, des approches prometteuses reposant sur la propriété structurelle d’observabilité des systèmes dynamiques ont été proposées [3]. Une approche générique en deux étapes sera étudiée dans la thèse : le développement d’une approche variationnelle en dimension infinie pour un modèle d’advection-diffusion, puis la mise en œuvre en dimension finie. Les résultats de cette thèse comprendront de nouvelles stratégies de placement de capteurs, des résultats quantitatifs d’évaluation en simulation en conditions réalistes sur un quartier de ville à Grenoble et/ou à Paris, et une compréhension approfondie de la manière dont l’Apprentissage Automatique Informé par la Physique (Physics-Informed Machine Learning - PIML) [4] peut améliorer la surveillance de la qualité de l'air en contexte urbain, aussi bien en 2D qu'en 3D.
Le CEA de Grenoble (http://www.youtube.com/watch?v=bCIcNJOzYZY) compte plus de 2 500 chercheurs et techniciens sur un campus de 64 hectares, situé au pied des montagnes. Notre laboratoire concentre ses activités dans le domaine de la fusion de signaux capteurs via des études en traitement du signal et de l’information, intelligence artificielle, et algorithmique embarquée, et rassemble une vingtaine d’ingénieur-chercheurs expérimentés et d’étudiants en formation du stage de Master 2 au post-doctorat. Pour rejoindre notre équipe, nous recherchons un candidat au profil mathématiques appliquées, avec un goût pour les modèles physiques et les méthodes numériques, et une bonne qualité rédactionnelle. Vous serez co-encadré par le Pr. Didier Georges du GIPSA-Lab de l’Université Grenoble Alpes (UGA)(http://scholar.google.fr/citations?user=oF1ahtcAAAAJ&hl=fr). Et pour mener à bien vos travaux, vous aurez accès aux bases de données scientifiques, à un cluster de calcul avec GPUs et serez formé à l’utilisation d’un simulateur de dispersion atmosphérique de pointe : Parallel Micro-Swift-Spray co-développé au CEA. La rémunération sera d’environ 2400 € bruts/mois pendant les trois années de thèse. Rejoignez-nous dans un environnement unique de recherché dédié à des projets ambitieux au profit des grands enjeux sociétaux actuels.
[1] M. Mendil, S. Leirens, P. Armand, C. Duchenne, “Hazardous atmospheric dispersion in urban areas: A Deep Learning approach for emergency pollution forecast”, Environmental Modelling & Software, Volume 152, 2022
[2] R. Lopez-Ferber, D. Georges, S. Leirens, “Fast Estimation of Pollution Sources in Urban Areas Using a 3D LS-RBF-FD Approach”, submitted to the European Control Conference 2024
[3] D. Georges, “Optimal Location of Mobile Sensors for Environmental Monitoring”, European Control Conference (ECC), July 17-19, 2013, Zürich, Switzerland
[4] M. Raissi, P. Perdikaris, and G. E. Karniadakis. Physics-informed neural networks: A deep learning
framework for solving forward and inverse problems involving nonlinear partial differential equations. Journal of Computational physics, 378 :686–707, 2019.
Explorer l'avenir des communications par satellite : nouvelles antennes à réseaux transmetteurs à dépointage de faisceau sur un large secteur angulaire pour la transmission de données
Le CEA Leti propose un sujet de Doctorat pour développer de nouvelles antennes à balayage électronique efficaces pour la transmission de données des communication par satellite (Satcom).
Des nouvelles architecture antennaires efficaces et à balayage électronique de faisceau sont essentielles pour les futures communications par satellite (Satcom). Les antennes à lentilles plates reconfigurables électroniquement, également connues sous le nom de réseaux transmetteurs, constituent une architecture prometteuse pour obtenir des performances de balayage élevées. Chaque élément de la lentille plate introduit un déphasage optimisé sur l'onde émise par une source primaire, afin d'orienter et de façonner le diagramme de rayonnement. Le profil de phase sur la lentille peut être modifié dynamiquement en ajoutant des dispositifs reconfigurables dans les cellules, tels que des commutateurs (par exemple des diodes pin) ou des varactors. Par rapport aux réseaux phasés, ces antennes atteignent une collimation de faisceau à gain élevé avec une consommation d'énergie et une complexité architecturale considérablement réduites.
Ce travail de doctorat vise à proposer et à démontrer expérimentalement de nouveaux concepts et méthodes de conception pour les antennes à lentilles plates à orientation électronique du faisceau à large bande/multibande. Les principaux objectifs de recherche sont les suivants:
. Etude de nouvelles approches pour la conception de cellules unitaires avec de larges diagrammes de rayonnement, des performances stables sous incidence oblique et un fonctionnement à large bande/multibande.
. Nouvelles solutions de conception pour permettre un contrôle électronique fin du déphasage introduit par les cellules. Des cellules multicouches comprenant des diodes pin ou des varactors, ou une combinaison des deux, seront analysées. Les compromis entre la résolution de phase, la largeur de bande, la consommation d'énergie, le nombre de dispositifs reconfigurables et les lignes de polarisation seront étudiés.
. Développement de procédures de synthèse dédiées pour permettre le contrôle indépendant et la mise en forme du diagramme de rayonnement à deux ou plusieurs fréquences.
. Démonstration expérimentale de prototypes à faisceau fixe à double bande et à orientation électronique du faisceau en 2D à gain élevé, permettant d'obtenir des plages de balayage extrêmement larges (±60° ou plus). Les démonstrateurs seront optimisés pour fonctionner dans les bandes typiques des télécommunications par satellite (par exemple autour de 20 GHz et 30 GHz).