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Techniques de machine learning utilisant des labels incertains, application à l'estimation du stress humain

Département Systèmes (LETI)

Laboratoire Signaux et Systèmes de Capteurs

Machine learning

01-10-2019

SL-DRT-20-0981

christelle.godin@cea.fr

Data intelligence dont Intelligence Artificielle (.pdf)

Avec l'apparition des capteurs portés par la personne, il devient possible de mesurer en temps réel et au cours de la journée les paramètres physiologiques d'une personne et son activité. De nombreuses études ont montré la pertinence de ces mesures pour évaluer l'état de stress d'une personne. Les algorithmes d'apprentissage supervisés utilisés pour ces estimations sont en plein essor. Ces méthodes supposent que l'on dispose pour chaque mesure de l'état de stress à estimer. Or, lors de la construction de la base de données on ne peut pas attribuer de classe ou de valeur exacte au stress mais on obtient facilement des valeurs subjectives. L'objectif de la thèse est de prendre en compte des données possédant une ou plusieurs annotations qui peuvent être floues, redondantes, contradictoires ou manquantes afin d'en tirer l'information pertinente permettant d'obtenir un estimateur plus fiable. Ce type d'approche sera également utile pour de nombreuses autres applications incluant la détection de l'endormissement, le diagnostic de maladies mentales, l'estimation des émotions.

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Modélisation et assimilation de données pour la reconstructure des précontraintes dans un contexte de contrôle de santé intégré

Département Imagerie Simulation pour le Contrôle (LIST)

Laboratoire Simulation et Modélisation en Acoustique

Mathématiques appliquées

01-09-2020

SL-DRT-20-0982

alexandre.imperiale@cea.fr

Simulation numérique (.pdf)

Le contexte de cette thèse est le contrôle de santé intégré (SHM) des matériaux par ondes ultrasonores guidées. Le SHM s'étend sur de nombreux domaines industriels, l'aéronautique en étant un exemple important. Cette technique vise à utiliser un ou un ensemble de capteurs, à l'intérieur ou sur le pièce, afin d'effectuer des contrôles in situ. Les données collectées sont utilisées pour alimenter des chaînes d'outils d'analyse entièrement ou partiellement automatisées. Cette analyse a pour but de vérifier l'intégrité de la structure, d'évaluer sa durée de vie ou d'ajuster son cycle de maintenance. Parmi les différentes manières possibles de mettre en ?uvre le SHM, le SHM à ondes guidées suscite un intérêt considérable. Le principal avantage recherché de cette approche est de s'appuyer sur la capacité des ondes guidées à se propager sur de grandes distances afin d'élargir la taille de la zone inspectée et de réduire le nombre de capteurs. Cependant, par nature, la SHM est effectuée pendant l'exploitation, c'est-à-dire pendant l'utilisation du spécimen sous inspection. Ainsi, il est soumis à d'importantes contraintes internes, pouvant induire des modifications sur la propagation des ondes. Le positionnement général de la thèse est la modélisation de la propagation des ondes dans ce contexte, visant à faciliter l'interprétation et l'analyse des données expérimentales. En particulier, deux questions principales sont abordées: (1) la construction d'une méthode numérique efficace capable de représenter la complexité de la propagation des ondes guidées dans les matériaux pré-contraints; (2) proposer une méthode d'inversion basée sur une approche d'assimilation de données conduisant à la reconstruction de la contrainte interne au sein de l'échantillon.

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Optimisation des formes d'ondes pour les systèmes de communication 6G dans les bandes sub-THz

Département Systèmes (LETI)

Laboratoire Sans fils Haut Débit

MASTER 2 ou ecole d'ingénieur

01-10-2020

SL-DRT-20-0984

jean-baptiste.dore@cea.fr

Réseaux de communication, internet des objets, radiofréquences et antennes (.pdf)

La course vers le Tbit/s sans fil est un enjeu important pour les futurs systèmes de communications de prochaine génération (6G). L'objectif de la thèse est continuer le travail réalisé dans le laboratoire sur les formes d'onde adaptées et optimisées aux contraintes liées à la montée en débit dans les bandes millimétrique et micrométrique (> 90GHz). L'utilisation de ces bandes réservées aujourd'hui à l'astronomie, sera bientôt discutée au niveau mondial. Malgré les évolutions technologiques récentes l'utilisation des concepts classiques des transmissions (démodulation cohérente, égalisation) est rendue très difficile par les imperfections des têtes de réception, les contraintes sur les convertisseurs, la consommation énergétique du système embarqué et les traitements numériques à haute cadence. Une optimisation conjointe des algorithmes de transmission et de l'architecture de réception (tête RF) devra être proposée. Les enjeux de la thèse sont aux frontières des mondes numériques et analogiques, RF et optiques. Le travail proposé est exploratoire et nécessite une vision système et des bases solides en traitement du signal. Le travail se décomposera en une recherche bibliographique sur la thématique (20%), la modélisation des imperfections des têtes de réception (30%) et l'optimisation de formes d'ondes (40%). Le reste du temps sera consacré à la rédaction (articles, journaux et mémoires) (10%).

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SMARTSOL-SiMulAtion dynamique et contRôle d'un réacteur conTinu pour la production de carburants SOLaires

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire des Systèmes Solaires et Thermodynamiques

Genie des procédés, Modélisation des procédés dynamiques

01-10-2020

SL-DRT-20-0989

nathalie.dupassieux@cea.fr

Energie solaire pour la transition énergétique (.pdf)

Ces travaux de thèse s'inscrivent dans la problématique de la valorisation de l'énergie solaire sous forme de vecteur énergétique stockable et/ou transportable. Pour ce faire les procédés dits de thermochimie solaires, associant des technologies de concentration du rayonnement et des conversions thermochimiques de matières carbonées renouvelables ou déchets ont été retenus. Les réacteurs étudiés mettent en ?uvre de réactions endothermiques, réactions qui conduites sous apports thermiques solaires engendrent des produits dans lesquels l'énergie solaire est stockée sous forme chimique. Pour la mise en ?uvre des réacteurs de SOLAR-FUEL étudiés dans des travaux précédents (thèses, projets Carnot et européens), subsiste un verrou majeur pour le déploiement industriel lié à la nature variable de la ressource solaire qui ne permet pas a priori d'opérer de manière continu. L'objectif du projet est de proposer un procédé hybride (ressource carbonée/solaire) capable de produire en continu un solaire carburant renouvelable. Le travail de recherche s'appuiera à la fois la simulation dynamique afin d'assurer un contrôle optimal du dispositif en fonction de la ressource solaire disponible et sur une validation expérimentale. Le bilan énergétique et environnemental sera également étudié.

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Détection et localisation d'anomalies sur les réseaux thermiques à l'échelle de la ville : une approche combinant intelligence artificielle et simulation physique

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire des Systèmes Energétiques et Démonstrateurs Territoriaux

Mathématiques appliquées, Intelligence artificelle

01-10-2020

SL-DRT-20-0990

yacine.gaoua@cea.fr

Réseaux énergétiques intelligents (.pdf)

Au cours du temps, les réseaux thermiques (réseau de chaleur et de froid) vieillissent différemment et les dommages invisibles et non réparés rapidement sur les canalisations enterrées mettent directement en danger non seulement l'équilibre financier du l'exploitant du réseau mais aussi la qualité d'approvisionnement en chaleur des usagers surtout en période hivernale. Ainsi, la lutte contre les fuites hydrauliques et autres anomalies reste l'une des priorités absolues de l'exploitant du réseau car elle nécessite une part d'investissement importante liée aux travaux du génie civil pour la localisation et la réparation des fuites. L'objectif de cette thèse consiste à mettre en ?uvre une approche de diagnostic innovante pour la détection et la localisation d'anomalies sur les canalisations d'un réseau de chaleur, en exploitant la force de l'intelligence artificielle et les données de mesures du réseau (données au niveau des sous-stations et les données de détecteurs positionnés dans les caniveaux). Les principaux objectifs de cette thèse sont les suivants : - La génération par simulation numérique d'une base de données de modes de fonctionnement normaux et anormaux du réseau. On s'appuiera pour cela sur des modèles numériques existants au laboratoire d'accueil. - L'utilisation des modèles numériques pour la réconciliation et l'amélioration de la qualité des données de mesures issues d'un réseau réel - L'identification d'algorithmes de détection et localisation d'anomalies en se basant sur les algorithmes d'apprentissage automatique (IA), les données générées par simulation et des données de mesures issues d'un réseau réel - La validation de la fiabilité des algorithmes de détection d'anomalies sur divers scénarios de fonctionnement simulés puis en situation réelle - La mise en place d'un outil d'aide à la décision pour la détection et la localisation d'anomalies pour les réseaux thermiques Une des originalités du travail réside dans la complémentarité entre les l'utilisation de méthodes d'intelligence artificielle (apprentissage supervisé, non-supervisé et classification) et de modèles thermo-hydrauliques détaillés des réseaux. Ces derniers devront permettre de compenser deux des principaux écueils rencontrés actuellement par l'utilisation des méthodes d'IA : la forte dépendance à la qualité des données de mesures, et la nécessité de disposer de bases de données très larges comportant notamment beaucoup d'occurrence d'anomalies.

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Réseaux compacts d'antennes ultra-large bande en bande Ka

Département Systèmes (LETI)

Laboratoire Antennes, Propagation, Couplage Inductif

Master / ingénieur

01-09-2020

SL-DRT-20-0995

loic.marnat@cea.fr

Réseaux de communication, internet des objets, radiofréquences et antennes (.pdf)

Les systèmes de communication (e.g. 5G, Satcom) ou de radar (e.g. automobile) millimétriques requièrent des antennes directives afin de compenser les pertes en transmission et des antennes larges bandes pour assurer, suivant l'application visée, un débit important ou une résolution fine. L'agilité du rayonnement devient donc un point clé. Les antennes réseaux offrent des avantages indéniables avec un compromis entre un nombre d'éléments rayonnants et un nombre de circuits actifs pour atteindre les performances requises en matière de formation de faisceau et de puissance rayonnée (dans un facteur de forme imposé par le système cible). Néanmoins, les règles de conception classiques liées à l'agencement des éléments peuvent être un frein pour l'intégration du réseau dans un certain nombre d'applications et aboutissent généralement à des bandes passantes et des gammes de dépointage relativement réduites. L'objectif de cette thèse est de s'affranchir de ces limitations et concevoir des réseaux plus compacts tout en assurant des performances exceptionnelles en matière de bande de fonctionnement et de gamme de dépointage. Pour cela, les études porteront sur la mise en réseau d'éléments miniatures fortement couplés. La compréhension et la modélisation de ces réseaux compacts passeront par : - L'état de l'art sur les antennes réseaux à éléments couplés large bande et une étude système associée à l'utilisation de ce type d'antennes compactes, - L'étude théorique du fonctionnement d'éléments couplés et les lois régissant leurs couplages, - La conception d'éléments miniatures ultra-large bande et leurs mises en réseau. Les choix technologiques viseront une solution bas coût. - Réalisation et mesures d'un prototype sur la bande Ka. Cette thèse aboutira à la réalisation de prototypes peu encombrants et larges bandes comparé à l'état de l'art avec une forte intégration des éléments actifs. Ceci ouvrira la voie à l'utilisation de réseaux d'antennes performants pour des applications du type terminaux et points d'accès 5G ou radars automobiles millimétriques, ou encore pour des antennes spatiales avancées.

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