Science des données pour les matériaux hétérogènes
Pour mieux prédire les propriétés fonctionnelles des matériaux hétérogènes par des démarches basées sur la simulation numérique, il est impératif de fournir des données fiables concernant l’agencement spatial des phases constitutives des matériaux ainsi que leurs propriétés. Dans ce but, de nombreux outils expérimentaux sont couramment employés pour caractériser spatialement les propriétés physiques et chimiques des matériaux, générant des données multispectrales. Un axe de progrès pour une meilleure compréhension des phénomènes est donc la combinaison des différentes données d’imagerie par les techniques de la science des données. L’objectif de ce post-doc est d’enrichir les connaissances matériau, par la découverte/quantification des corrélations dans les données (par exemple établir des liens entre la composition chimique et le comportement mécanique) et de fiabiliser et réduire les incertitudes sur les propriétés, en prenant en compte des informations physiques et chimiques. Des outils logiciels seront mis au point et appliqués a des données d’intérêt acquises sur des matériaux cimentaires ou des couches de produits de corrosion d’objets archéologiques.
Calcul de perturbations et sensibilités par méthodes de Monte Carlo
La théorie des perturbations/sensibilités au premier ordre vise uniquement le calcul de la réactivité du réacteur. De nombreux défis existent quant à la généralisation et à l’applicabilité des algorithmes de pondération par le flux adjoint à l’analyse de sensibilité d’observables physiques arbitraires (« sensibilités généralisées »). Le développement de cette thématique constitue un axe fondamental de recherche pour la simulation Monte Carlo, avec des retombées attendues pour les simulations de criticité dans le code Monte Carlo TRIPOLI-4. Le post-doc s’intéressera donc au développement et au test de méthodes novatrices pour le calcul d’observables physiques pondérées par le flux adjoint, telles que les formes linéaires ou bi-linéaires (paramètres cinétiques, perturbations, sensibilités et sensibilités généralisées) d’intérêt pour la physique des réacteurs.
Sécurisation énergétiquement efficace de fonctions de sécurité pour l’IoT en technologie FDSOI 28nm
La sécurité des objets connectés doit être efficace en énergie. Or, la plupart des travaux
autour de la sécurisation par la conception montrent un surcoût, d’un facteur
multiplicatif de 2 à 5, en surface, en performance, en puissance et en énergie, qui ne
satisfait pas les contraintes de l’IoT. Ces 5 dernières années les efforts de recherche
sur la sécurisation ont été guidés par la réduction de la surface silicium voire de la
puissance, ce qui n’implique pas toujours à une diminution de l’énergie, critère
prédominant dans les objets connectés autonomes. Le sujet de post-doc vise la sécurisation
vis à vis d’attaques potentielles, et l’optimisation en consommation énergétique, de
l’implémentation de fonctions de sécurité (capteurs de détection d’attaques, accélérateur
cryptographique, générateur de nombre aléatoire, etc.) en technologie FDSOI 28nm.
A partir de la sélection de briques de sécurité non sécurisées, disponibles sur FPGA, le
post-doc explorera les solutions de sécurisation à tous les niveaux du flot de conception
afin de proposer et de valider, dans un démonstrateur silicium, les contre-mesures les
plus efficaces en énergie tout en garantissant le niveau de sécurité choisi.
Simulation des écoulements d’hélium supercritique dans les circuits de refroidissements des tokamaks
Les futurs réacteurs de fusion de type tokamak (ITER, DEMO) devront démontrer la sûreté nucléaire de leurs systèmes, validée par des codes de thermo-hydraulique. Pour répondre à cette demande nous proposons de choisir comme outil de calcul scientifique le code CATHARE (code avancé de thermo-hydraulique pour les réacteurs à eau). Le travail proposé consistera à adapter le code CATHARE à l’hélium à basse températures et par la suite le comparer dans le cadre d’un benchmark avec les codes de la DRF et des données expérimentales disponibles au CEA Grenoble.
L’étude sera menée en trois étapes. Une première phase sera dédiée à une recherche bibliographique sur la thermo-hydraulique de l’hélium et à l’identification des relations de fermeture pour l’hélium monophasique. Dans un deuxième temps l’ingénieur implémentera ces lois dans le code. Enfin la dernière partie portera sur la validation des résultats. Cette validation consistera à réaliser un benchmark qui s’appuiera sur trois applications : étude d’une cryo-pompe, étude d’un circuit de décharge d’hélium super-critique et étude d’un câble supra-conducteur.
Analyse de la qualité numérique de codes à l’aide de CADNA, Verificarlo et Verrou
Les codes de calcul reposent sur l’arithmétique à virgule flottante pour représenter des nombres réels et les opérations qui leur sont appliquées. Or les réels ne peuvent en général pas être représentés de manière exacte par des nombres flottants. La précision finie de l’arithmétique à virgule flottante conduit à des erreurs d’arrondi qui peuvent s’accumuler. Avec l’augmentation de la puissance de calcul, la complexification des algorithmes et le couplage d’applications, il est crucial de pouvoir quantifier la robustesse d’une application ou d’un algorithme.
Les outils CADNA [1], Verificarlo [2] et Verrou [3] permettent d’estimer la propagation d’erreurs d’arrondi et de mesurer la qualité numérique des résultats. L’objectif de ce travail est d’utiliser ces trois outils dans les applications GYSELA [4,5] (utilisée dans le domaine de la fusion pour caractériser la dynamique des turbulences dans le plasma des Tokamaks) et PATMOS [6] (mini-application représentative d’un code de transport neutronique Monte Carlo) afin d’analyser la robustesse numérique de ces applications ou de certains de leurs algorithmes. Outre l’analyse de la qualité numérique des résultats, ces outils seront aussi utilisés afin d’évaluer s’il est possible de dégrader la précision (simple ou demi-précision au lieu de double) pour certains algorithmes permettant des gains sur l’empreinte mémoire et/ou les performances (vectorisation, taille des communications). Au-delà des enseignements sur les deux codes analysés, un second objectif est la mise en place d’une méthodologie qui pourrait s’appliquer à d’autres codes de calcul tirant parti des complémentarités de ces trois outils.
Développements des outils multiphysiques dédiés à la modélisation des réacteurs RNR-Na et études associées.
Le groupe sodium du DM2S (département du CEA Saclay) développe des outils numériques de couplage afin de réaliser des études de cas accidentels (transitoires rapides). Les domaines physiques concernés sont la neutronique, la thermo-hydraulique et la mécanique. Le sujet de ce post-doc s’inscrit dans ce cadre.
Il s’agit de mener plusieurs travaux : l’intégration d’un couplage au sein de la plateforme CORPUS, réaliser des études dans le but de tester les effets et introduire dans le couplage l’impact, sur l’écoulement du sodium, de la déformation des assemblages par la température, l’utilisation des sections efficaces neutroniques générées par le code APOLLO3, l’étude d’autres cas accidentels, et étendre la modélisation à l’échelle sous-canal et aiguille.
Résonateurs et filtres à ondes élastiques de plaque agiles en fréquence
L’accroissement du nombre de bandes de fréquences différentes devant être prises en compte pour la téléphonie mobile entraîne une explosion du nombre de filtres passe-bande utilisés dans ces systèmes. Dans cette optique, la possibilité de rendre des résonateurs et des filtres agiles en fréquence se présente comme un élément clef des futurs systèmes de transmission sans fil.
Le CEA LETI travaille depuis plusieurs années au développement de résonateurs et de filtres à ondes élastiques, notamment guidées dans des films minces piézoélectriques. En parallèle, il a proposé plusieurs concepts de résonateurs et de filtres agiles en fréquence.
Le but de ce post-doc consistera donc à approfondir ces idées et à travailler à la conception de ces composants. En interaction avec les membres de l’équipe projet responsables de la fabrication de ces composants, le candidat étudiera différentes structures permettant d’apporter de l’agilité ou de la reconfigurabilité à ces composants, proposera des solutions innovantes, et caractérisera les composants réalisés en salle blanche. Des démonstrateurs répondant à des applications concrètes seront enfin proposés et réalisés.
Développement d’un framework de calcul dédié à la réduction de modèles par la méthode des bases réduites certifiées.
De nombreux domaines de l’ingénierie requièrent de pouvoir résoudre numériquement des équations aux dérivées partielles (EDP) modélisant des phénomènes physiques.
Lorsque nous nous intéressons à un modèle mathématique qui décrit le comportement physique d’un système en s’appuyant sur une ou plusieurs EDPs paramétrées (paramètres géométriques ou physiques), il peut être souhaitable de pouvoir évaluer rapidement et de manière fiable la sortie du modèle (quantité d’intérêt) pour différentes valeurs des paramètres.
Le contexte temps-réel, nécessaire pour faire du contrôle commande, ainsi que les contextes demandant beaucoup d’évaluations des sorties du modèle (typiquement pour des méthodes d’optimisation ou d’analyse d’incertitudes et de sensibilité) s’y prêtent parfaitement.
La méthode des bases réduites est une méthode de réduction de modèle dite intrusive car, à la différence des méthodes de type non-intrusives, la réduction est basée sur la projection des opérateurs des EDPs du modèle physique.
Cette méthode permet d’obtenir de manière rapide, pour un ensemble de valeurs de paramètres donné, une approximation de l’évaluation de la sortie du modèle.
Un des points forts de la méthode est l’aspect "certifié" qui permet d’estimer l’erreur d’approximation de l’évaluation de la sortie du modèle.
L’objectif du post-doctorat est de développer un framework de calcul pour la méthode des bases réduites certifiées. Ce framework devra être basé sur la plateforme TRUST (https://sourceforge.net/projects/trust-platform/) développée au CEA et devra être suffisamment générique pour permettre de traiter différents types de problèmes (linéaires ou non, stationnaires ou non, coercifs ou non...).
Le framework devra pouvoir être utilisé dans le cas d’un modèle de mélange de deux fluides.
Simulation des matériaux par dynamique d’amas
Les alliages utilisés dans les applications nucléaires subissent une irradiation aux neutrons, laquelle introduit un grand nombre de défauts lacunaires et interstitiels. Au cours du temps, ces défauts migrent, se recombinent et s’agglomèrent pour former des amas. Ce phénomène physique affecte les propriétés mécaniques des aciers et conduit à sa fragilisation. Dans ce contexte, il est important de pouvoir simuler l’évolution de la microstructure à l’aide de la méthode de dynamique d’amas. Malheureusement, cette méthode devient inefficace lorsque plusieurs éléments d’alliage doivent être pris en compte. La difficulté provient du nombre trop élevé de variables de simulation à gérer. Le projet a pour objectif d’optimiser l’efficacité du code sur une architecture parallèle distribuée en faisant appel à des fonctions dédiées, vectorielles et matricielles, de la bibliothèque SUNDIALS. Cette librairie est utilisée pour intégrer l’équation différentielle ordinaire décrivant les réactions entre amas. Un autre aspect du travail, plus théorique, consistera à reformuler le problème non-linéaire de recherche de zéros du schéma d’intégration en tirant profit de la réversibilité des réactions chimiques. Cette propriété doit permettre la mise en oeuvre de solveurs directs et itératifs pour matrices creuses, symétriques et définies positives. Un axe de recheche explorera la combinaison des approches directs et itératives, en utilisant une méthode de factorisation multi-frontale de type Cholesky pour préconditionner des itérations de gradient conjugué.
Conception de circuit et de systèmes de communication ultra low power pour wake-up radio
Aujourd’hui, il y a une forte demande de développement de systèmes de wake-up radio autonomes dont les performances puissent être adaptées en fonction des besoins de l’application. Il est critique que ces systèmes disposent également d’horloge indépendante et ultra basse consommation. L’objectif du projet proposé est d’exploiter les capacités de la technologie CMOS FD-SOI pour développer ce type de systèmes, en améliorant la consommation et les performances des systèmes au delà de l’état de l’art, grâce aux faibles capacités et au body biasing de la technologie FD-SOI 22nm. Une attention particulière sera accordé à la mise au point de système de synthèse de fréquence à forte efficacité énergétique et faible temps d’établissement. Le candidat travaillera aussi bien sur les aspects systèmes que conception de circuit dans une équipe qui dispose d’une solide expérience sur le sujet