Post-doc : réseau de neurones CNN - gestion des incertitudes dans la base de données d'apprentissage
L'objectif de ce postdoc est de développer un algorithme pour prendre en compte les incertitudes des données de la base d'apprentissage d'un réseau de neurones. Ce travail s'inscrit dans le contexte d'un projet d'estimation dynamique de l'état d'un procédé d'extraction liquide-liquide. En utilisant un simulateur qualifié du procédé et des mesures de suivi lors de son exploitation, il est possible d'estimer les paramètres opératoires et connaitre ainsi l'état du procédé. Cependant ces mesures sont entachées d'incertitudes et il est nécessaire de réconcilier les données pour obtenir le meilleur jeu de données à fournir au simulateur. Un réseau de neurone convolutifs (CNN) permettant d'inverser le simulateur est en développement (à partir des sorties mesurées, on peut être capable d'estimer les entrées à fournir au simulateur). L'objectif est d'évaluer l'impact des incertitudes de mesure sur la construction de ce réseau de neurones. La première étape sera de propager les incertitudes des mesures d'entrée à travers le simulateur à l'aide de la plateforme Uranie, développée par le CEA ISAS. Cette connaissance sera alors intégrée dans la boucle d'apprentissage du réseau de neurones. L'impact de ces incertitudes sur les résultats du réseau de neurones doit être évalué pour fiabiliser l'estimation de l'état du procédé par le réseau de neurones. A travers ce projet, nous sommes au cœur de la thématique du contrôle de procédés complexes par la simulation.
Conception d’un hyperviseur sûr et sécurisé dans le contexte d’une architecture manycore
Le projet TSUNAMY a pour objectif de re-penser la conception des futures puces manycore selon une approche collaborative matériel/logiciel. Il visera notamment l’intégration de crypto-processeurs dans une telle puce, qui devient du même coup une architecture hétérogène dans laquelle l’ordonnancement, l’allocation, le partage et l’isolation des ressources seront des problématiques majeures.
Le laboratoire LaSTRE a conçu Anaxagoros, un micro-noyau qui assure de bonnes propriétés en termes de sécurité et d’intégration d’applications à criticités mixtes et se prête donc bien à la virtualisation de systèmes d’exploitation. Faire évoluer cette couche de virtualisation dans le cadre du projet TSUNAMY est le principal but de ce sujet de post-doctorat.
Le premier problème à traiter tient au passage d’Anaxagoros à l’échelle des manycores. Ce système a été développé pour s’adapter aux multi-coeurs : des techniques innovantes pour minimiser le nombre de points de synchronisation ont été proposées pour atteindre un haut niveau de parallélisme en mode "lock-free". C’est une première étape, mais le passage aux manycores apporte d’autres problématiques comme la cohérence des caches ou un accès non uniforme à la mémoire, qui nécessitent de se concentrer sur la localité des données. Le second problème sera d’incorporer dans Anaxagoros de véritables capacités de sécurité, notamment dans la protection contre les canaux cachés ou pour la confidentialité. Le troisième et dernier problème qui sera traité par des interactions avec les partenaires du projet sera de déterminer des techniques qui pourront être implémentées directement au niveau matériel pour empêcher que même une faille dans du logiciel habituellement considéré comme sûr ne permettra pas à un attaquant d’obtenir un accès à des données privées ou des fuites d’information.
Gestion Système Multi-Agent optimale des réseaux de chaleur intégrant du stockage thermique
Le travail proposé vise à contribuer au développement des premières briques d’une plate-forme logicielle basée sur les environnements Modelica/JADE (java) permettant de modéliser, simuler et optimiser le pilotage des réseaux de chaleur grâce à l’utilisation de modèles de stockages thermiques compatibles: spécifier les interfaces des données nécessaires et suffisantes pour le contrôle des stocks du réseau, implémenter les éléments contrôlés dans le réseau de chaleur, de définir des modèles simplifiés des principaux composants du réseau de chaleur à intégrer dans les agents(production, distribution/stockage, consommation), et de concevoir des modèles prédictifs de consommation et de production afin de pouvoir anticiper l’évolution du système. L’évaluation des performances se fera sur le cas test construit dans l’environnement de simulation Modelica.
Elaboration et caractérisation de matériaux composites SiCf/SiC à conductivité thermique améliorée
Les matériaux composites SiCf/SiC à matrice céramique sont actuellement envisagés comme matériaux de structure et de gainage des réacteurs nucléaires à neutrons rapides de 4ième génération. Cependant, leur utilisation pourrait être limitée du fait de leur trop faible conductivité thermique en conditions de fonctionnement (< 10 W/mK).
Les composites SiCf/SiC sont aujourd’hui élaborés par un procédé d’infiltration en phase gazeuse (CVI). Afin d’améliorer leur conductivité thermique (réduction de la porosité), il est envisagé de développer un procédé d’élaboration hybride combinant le procédé CVI et un procédé céramique en voie liquide.
L’objectif de cette étude est de déterminer les conditions d’élaboration de la matrice SiC par un procédé en voie liquide, puis de qualifier le comportement des matériaux hybrides aux plans mécaniques et thermiques, notamment par rapport à celui d’un matériau CVI de référence.
Mise en oeuvre de nanomatériaux piézoélectriques pour la réalisation de capteurs et systèmes flexibles grandes surfaces
Le CEA LETI développe des capteurs innovants ultrasouples permettant la mesure de contraintes en exploitant les propriétés piézo-électriques de nanofils de Nitrure de Gallium (GaN) auto organisés. Les étapes de fabrication sont : i) croissance des nanofils, ii) organisation des nanofils, iii) encapsulation, iv) établissement des contacts. Des démonstrateurs ont déjà été réalisés sur de petites surfaces (1,5 cm²) en utilisant la technique du Langmuir Blodgett pour permettre l’organisation des nanofils. Ce projet vise à augmenter la surface des capteurs et à contrôler l’assemblage 1D et 2D des nanofils, en utilisant notamment une technologie au déroulé innovante du CEA LITEN, appelée Boostream®, dont les fonctionnalités sont similaires au LB dans sa configuration de base.
Le but de ce post doctorat est de développer une nouvelle brique technologique pour l’équipement Boostream® afin de permettre une organisation contrôlée des nanofils dans une configuration prédéfinie. Le candidat aura en charge d’optimiser l’assemblage des nanofils,l’obtention du film structuré ainsi que la fabrication, l’intégration et la caractérisation des transducteurs piézoélectriques aux dimensions de 15x15 cm².
Plus généralement, ce post doc donne l’opportunité de développer une connaissance générique pour manipuler des micro ou nanofils ou encore des fibres donnant accès à de nouvelles solutions techniques pour de nombreux domaines applicatifs comme la structuration de surface, la peau électronique, l’énergie…
Internet des objets : Convertisseurs analogique/numérique reconfigurables ultra faible consommation en technologie FD-SOI avancée
Ce post doctorat adresse le contexte de l’internet des objets, des réseaux de capteurs ou des applications radiofréquences opportunistes dans lesquels les systèmes sur puce autonomes doivent en permanence s’adapter à leur environnement pour fonctionner efficacement et augmenter leur autonomie énergétique.
Dans les chaines de récepteur, le convertisseur analogique-numérique (CAN) situé entre les étages de mise en forme des signaux physiques incidents et l’ensemble du traitement du signal numérique est l’un des blocs cruciaux des systèmes sur puce. Ses caractéristiques en termes de résolution et de fréquence maximale de conversion déterminent les performances atteignables par le « System On Chip » SoC.
Ce poste s’inscrit dans l’étude, l’optimisation des performances et la réalisation physique de convertisseurs analogique-numérique qui doivent aussi être reconfigurables pour optimiser leur dépense énergétique par rapport à leur contexte environnemental. Cette étude s’appuiera sur les spécificités des technologiques FDSOI avancées pour réduire au maximum la consommation des convertisseurs.
Le post doctorant effectuera un état de l’art des topologies de convertisseurs analogiques-numériques existants, puis proposera, concevra et caractérisera une architecture intégrée en technologie FDSOI avancée.
Reconnaissance visuelle à large échelle
Le sujet de ce post-doc concerne la détection et la reconnaissance d’objets dans des images et les flux vidéo à grande échelle. Il s’agit d’une tâche fondamentale qui est l’objet de recherches très actives au niveau mondial, et une tendance affirmée en ce qui concerne les campagnes d’évaluation. L’aspect « grande échelle » concerne à la fois des bases de taille importantes (e.g dix millions d’images) ou un grand nombre de concepts à reconnaître (e.g 100 à 10000). Il s’agit alors de travailler à la fois sur la partie description des images et classification grande échelle.
Au niveau de la description, les résultats de l’état de l’art reposent sur des descripteurs locaux agrégés selon des dictionnaires de « mots visuels »éventuellement construits au moyen de noyaux de Fisher. Il est néanmoins nécessaire de recoder efficacement ces signatures de manière à gérer les grandes bases. Concernant l’apprentissage des concepts visuels ou des objets, de nombreux algorithmes utilisent des séparateurs à vaste marge mais d’autres approches sont parfois envisagées, comme celles basées ou la régression logistique.
Le poste proposé porte sur la recherche et le développement d’algorithmes efficaces permettant de rechercher des entités visuelles dans de très grandes bases. Différentes pistes sont envisagées et devront être discutées avec le candidat sélectionné en fonction des ses connaissances antérieures et de discussions techniques.
Déploiement de protocoles de consensus distribué sur des blockchains de type Smart Contract
L’objectif est de mettre en œuvre divers protocoles de consensus distribué sur des plateformes blockchain de type Smart Contracts aussi bien publiques que privées. Les techniques à la base des preuves d’enjeu et de la gestion de token seront analysées et leur niveau de sécurité sera évalué au regard de la consommation énergétique et de la qualité de la distribution de la confiance dans le système. Les techniques de vérification des transactions de la blockchain Ethereum seront mise en œuvre, ainsi que d’autres algorithmes, plus légers et moins consommateurs d’énergie, dédiés à des blockchains "privées" où les utilisateurs sont authentifiés. La plateforme Hyperledger sera utilisée pour tester les différents protocoles de consensus distribués. De nouveaux algorithmes seront proposés et les solutions retenues seront déployées pour des applications du domaine de l’internet des objets.
Dispositif d’analyse in situ par LIBS de milieux hostiles hautes températures
Le projet de recherche proposé vise à mettre au point un dispositif d’analyse in situ par la technique LIBS de milieux liquides en conditions extrêmes comme les matériaux à haute température de fusion ou les métaux liquides hautement volatils utilisés pour le développements de la production d’énergies décarbonnées. Le projet met en œuvre deux équipes du CEA spécialisées dans l’instrumentation LIBS, le développement analytique et les milieux à haute température.
A haute température, les métaux fondus présentent une forte réactivité en surface conduisant à des processus d’oxydation, nitruration... L’analyse non intrusive de cette surface par LIBS conduit à des résultats non représentatifs de la composition du métal fondu. Dans ce projet, un nouveau concept d’analyse intrusive en volume, basé sur un brassage mécanique couplé au dispositif d’analyse par LIBS est préconisé. Ce concept, protégé par un brevet CEA, permet le renouvellement de la surface du métal en fusion en maintenant une meilleure stabilité de la surface à analyser. Le projet aura pour objectif de mettre au point un démonstrateur dédié à l’analyse de tels milieux par LIBS, qui sera validé pour l’analyse d’impuretés dans le silicium liquide (T > 1450 °C) pendant les procédés de purification et de cristallisation pour les applications solaires photovoltaïques. A l’issue du projet, le système pourra être adapté puis testé au sein des équipes de la DEN pour l’analyse in situ de la pureté du sodium liquide, fluide caloporteur des réacteurs nucléaires de génération 4.
La carbonisation hydrothermale en tant que prétraitement des déchets avant leur conversion thermochimique par gazéification
La gazéification, transformation thermochimique généralement réalisée à environ 850°C, permet de produire un gaz utilisable en cogénération, ou pour la synthèse de produits chimiques ou de carburants. Des verrous subsistent essentiellement pour la gazéification de déchets d'origine biogénique ou fossile : alimentation irrégulière dans le réacteur due à une hétérogénéité en forme et composition ; formation de polluants inorganiques gazeux (HCl, KCl, NaCl, H2S) ou organiques (goudrons), qui gênent le procédé et/ou diminuent son efficacité, et doivent impérativement être nettoyés avant l’application finale.
L'objectif du post-doctorat sera de tester et d'optimiser une étape de prétraitement de la ressource par carbonisation hydrothermale (HTC). Cette transformation est réalisée à 180-250°C, dans un milieu humide et pressurisé (2-10 MPa). Le produit principal est un résidu solide carboné (hydrochar), valorisable par gazéification. L’HTC vise à limiter le relâchement de polluants organiques et inorganiques lors de la gazéification, et à homogénéiser et améliorer la forme physique de la ressource.
La démarche s’appuiera sur : des expérimentations en réacteurs batch sur des ressources et matériaux modèles préalablement sélectionnés, associées à une quantification et analyse des produits formés ; une analyse des résultats visant à élucider les liens entre la ressource et les propriétés de l’hydrochar en fonction des conditions opératoires ; une évaluation des rendements matière et énergie du procédé HTC-gazéification.