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Radiolocalisation Profonde en Milieux Complexes via Méthodes d'Intelligence Artificielle

Département Systèmes (LETI)

Laboratoire Communication des Objets Intelligents

Master 2 de Recherche en Traitement du Signal (application Telecoms) et/ou Intelligence Artificielle

01-10-2021

SL-DRT-21-0398

benoit.denis@cea.fr

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

Diverses technologies et standards de localisation sans fil à bas coût ont vu le jour ces dernières années (ex. standard UWB/IEEE802.15.4z, GPS RTK « low cost », radio cellulaire en bandes millimétriques...), couvrant ainsi les besoins d'une pluralité de nouveaux services topo-dépendants (ex. mobilité durable et transports intelligents, villes intelligentes, industrie 4.0, cyber-sécurité, etc.). Toutefois, en dépit des bonnes performances théoriques prêtées à ces systèmes, la présence d'obstructions radio et de trajets multiples dégrade en pratique considérablement la précision et la continuité de localisation (ex. localisation véhiculaire en canyons urbains, localisation indoor en milieux industriels denses?). Dans le cadre de cette thèse, on se propose d'évaluer le potentiel d'approches issues du domaine de l'intelligence artificielle, et en particulier de l'apprentissage automatique (profond), pour appréhender la richesse et la complexité des signaux radio reçus au regard du problème de localisation. Typiquement, on cherchera à tirer profit de l'information de localisation « cachée », que peuvent recéler les signaux multi-trajets conjointement observables au niveau de plusieurs liens radio en situation de mobilité. Contrairement aux traitements conventionnels, qui reposent majoritairement sur des modèles radio paramétriques posés a priori, simplistes et difficiles à calibrer, on cherchera alors à apprendre puis à généraliser les relations fortement non-linéaires unissant métriques radio (c.-à-d., de métriques extraites de signaux multi-trajets/multi-liens à grande dimension) et descripteurs de localisation (ex. position relative/absolue, vitesse, orientation, conditions de visibilité?). Des stratégies de localisation dites « profondes » seront ensuite proposées afin de prédire, corriger et compléter les attributs de localisation manquants et/ou erronés, directement en termes de positionnement et de poursuite au niveau système (c.-à-d., sans en passer par des étapes intermédiaires de correction, au niveau de chaque lien radio indépendamment). Les approches proposées seront alimentées et testées au moyen de larges bases de données radio, comprenant des mesures collectées sur le terrain à partir de dispositifs radio réels, ainsi que des données synthétiques issues de simulations déterministes (de type tracer de rayons).

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Calculs quantiques d'optimisation sur plateforme NISQ

Département Systèmes et Circuits Intégrés Numériques

Laboratoire pour la Confiance des sYstèmes de calcuL

M2R ou ingénieur avec connaissance en programmation et/ou optimisation

01-10-2021

SL-DRT-21-0400

stephane.louise@cea.fr

Nouveaux paradigmes de calculs, circuits et technologies, dont le quantique (.pdf)

Les processeurs quantiques actuels sont loin encore de ressembler à l'image idéalisée que pouvaient se faire les pionniers de l'algorithmie quantique : ils ont un mauvais rapport signal/bruit, ont un petit nombre de qubits et une interconnexion limitée qui complique encore la prise en main et la programmation. Cela ne signifie pas pour autant qu'ils sont seulement des prototypes sans utilité pratique. De fait ce type de systèmes de calculs quantiques aussi appelés NISQ d'après l'acronyme anglais "Noisy Intermediate Scale Quantum processors" (ou processeurs Quantiques Bruités de Taille Intermédiaire) sera l'avenir du calcul quantique pour les années qui viennent et pour le futur prévisible. De ce fait il serait de première importance de faire des investigations sur le type de calculs et d'algorithmes qu'on peut mettre en ?uvre sur ces machines, en particulier dans le cadre des problèmes d'optimisation. Une piste particulièrement intéressante est celle des algorithmes dits hybrides qui entrecroisent des parties quantiquement accélérées avec des calculs sur des ordinateurs standards. Dans le cadre de cette thèse, nous nous proposons de faire des recherches sur les limitations de ces premiers ordinateurs NISQ déjà accessibles de façon plus ou moins publique (soit sur simulateurs ou machines réelles) et comment les utiliser malgré ces limitations dans le cadre des algorithmes d'optimisation.

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Hub de puissance à haute efficacité pour la transition énergétique

Département de l'Electricité et de l'Hydrogène pour les Transports (LITEN)

Laboratoire Electronique avancée, Energie et Puissance

Bac +5 electronique, simulation

01-10-2021

SL-DRT-21-0403

xavier.maynard@cea.fr

Efficacité énergétique pour bâtiments intelligents, mobilité électrique et procédés industriels (.pdf)

Ce sujet de thèse adresse les développements scientifiques nécessaires pour concevoir un hub énergétique domestique permettant en un seul équipement d'électronique de puissance, de gérer l'ensemble des flux énergétique d'une habitation voir d'un petit collectif : production photovoltaïque (?), stockage y compris via son véhicule électrique (V2G), échange avec le réseau (smart grid), etc. Des travaux sur des topologies avancées de convertisseur haute fréquence à très fort rendement ont déjà fait l'objet de travaux au CEA mettant en ?uvre des composants GaN notamment. Le CEA propose donc d'aller plus loin en étudiant la possibilité de couplage de sources d'énergie ou récepteurs divers par un seul et même convertisseur. La conception du convertisseur devra prendre en compte l'ensemble des composants parasites, et dans la mesure du possible les minimiser. Cette approche repose sur des outils de simulation (LTspice et/ou Ansys Q3D) et de test permettant le développement d'un système avec une haute efficacité. La finalité de l'étude sera la réalisation du système complet intégrant dans la mesure du possible avec un filtre actif pour la CEM.

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Procédés lithographiques de structuration 3D haute résolution (submicronique)

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

Master 2 / école d'ingénieur, matériaux ou nanotechnologie

01-09-2021

SL-DRT-21-0409

jerome.reche@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Le CEA-LETI (Laboratoire d'Electronique et des Technologie de l'Information) est depuis 1960 moteur de l'innovation française et les nouvelles technologies. Ses diverses entités sont des liens entre la recherche fondamentale et l'industrie. L'une d'entre-elles, le DPFT (Département Plateforme Technologique) concentre les moyens de réalisations, de mesures et l'environnement associé permettant la mise au point et la maturation de nouveaux procédés pour la fabrication de l'électronique de demain. L'utilisation de structures 3D, a contrario de structures dans le plan, est l'une des clefs des futures avancées. Les structures 3D répliquées, telles que les lentilles, notamment pour les applications dans le domaine de la photonique, ont actuellement une échelle micrométrique tandis que les nouveaux besoins visent des dimensions sub-micrométriques. La technologie de réplication par nano-impression haute résolution permettrait de répondre à ce challenge dimensionnel avec un rendement amélioré (temps et coûts réduits). En effet, la technique de nano-impression de répliquer des structure 3D permet en une seule étape technologique et ce dans un matériau dit fonctionnel, c'est-à-dire celui utile à l'application et non un intermédiaire nécessitant d'autres procédés. La thèse a pour but ultime la réalisation de structures 3D à une échelle sub-micrométrique (100 nm à 1µm), ainsi que leur réplication. Ceci impliquant tout d'abord la création de telles structures à l'aide de technologies connues (mais lentes) telles que la lithographie par faisceau d'électrons, associée aux techniques de transfert dans des matériaux durs. La caractérisation de ces structures à chaque étape, afin de connaitre leur forme exacte, constituera un point clé. Dans un second temps, le candidat pourra répliquer ces motifs avec les équipements de nano-impression du laboratoire ainsi que les divers matériaux et procédés déjà développés. Les structures répliquées seront-elles aussi finement caractérisées. Selon les modifications morphologiques, la défectivité ou encore l'uniformité observées, le candidat devra mettre en ?uvre une analyse fine afin de comprendre les mécanismes mis en jeu, potentiellement associée à un plan d'expérience. L'utilisation de modélisation pour adapter et optimiser le procédé selon les structures de départ pour obtenir la réplication attendue constituera un autre axe de travail. Le contrat de thèse se déroulera sur 3 ans avec une rémunération brut mensuel de 2043,54? lors de la 1er et 2nd années puis de 2104,62? pour la 3ème année. A terme, les compétences développées par le doctorant devraient lui permettre de travailler dans de nombreux secteurs de hautes technologiques tels que la nano et microélectronique, la chimie des matériaux ou plus généralement le traitement de données.

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Nouvelle couche physique millimétrique pour la 5G-NR IoT

Département Systèmes (LETI)

Laboratoire Communication des Objets Intelligents

Bac+5 / Master 2 Télécoms

01-10-2021

SL-DRT-21-0410

valerian.mannoni@cea.fr

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

Une nouvelle interface radio 5G doit être conçue, afin d'assurer une bonne fiabilité et un service de latence acceptable pour les cas d'utilisation de l'IoT qui ne sont pas encore traités par les technologies cellulaires actuelles. Cette nouvelle interface aérienne 5G fait l'objet d'une étude dans la version 17 du 3GPP et a été appelée NR_REDCAP (Reduced Capability NR devices). La capacité de faire fonctionner la NR-Light sur les bandes millimétriques est considérée comme nécessaire pour les applications industrielles 4.0 et pour les réseaux privés en raison de sa portée limitée et de sa forte réutilisation spatiale. L'objectif de la thèse de doctorat est donc de proposer et d'étudier une nouvelle couche physique opérant sur les bandes millimétriques pour la 5G-NR IoT répondant aux défis ci-dessus. Les résultats attendus sont les suivants : - Une meilleure compréhension des défis et des facteurs clés de la 5G-NR dans la bande millimétrique - Proposition d'une nouvelle couche physique pour le 5G-NR IoT avec le schéma MIMO associé - Proposition et étude du schéma d'accès multiple basé sur le MIMO - L'identification et l'évaluation des principaux outils/concepts de la 5G NR-Light dans la bande d'ondes millimétriques pour répondre à ces exigences et atteindre l'objectif de réduction de la complexité et des coûts des composants NR-Light tout en atténuant la dégradation des performances de cette réduction de la complexité, par exemple la dégradation de la couverture.

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Intégration d'interconnexions supraconductrices thermiquement isolantes pour applications quantiques et spatiales

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Packaging et 3D

Mater 2 en physique des matériaux, physiques des semi-conducteurs, microélectronique.

01-09-2021

SL-DRT-21-0411

jean.charbonnier@cea.fr

Nouveaux paradigmes de calculs, circuits et technologies, dont le quantique (.pdf)

Le projet Quantum Silicon Grenoble, incluant le CEA-LETI, CEA-IRIG et l'Institut Néel, vise à réaliser un ordinateur quantique à base de bits quantiques (qubits) en silicium. Les conditions de fonctionnement des qubits (températures cryogéniques = 1K, hautes fréquences de l'ordre du GHz, forte densité de signaux) nécessitent le développement de briques technologiques adaptées, en particulier, pour le routage des signaux d'entrée et de sortie des qubits vers une électronique de contrôle. Les métaux supraconducteurs sont des candidats idéaux pour remplir cette fonction de par l'annulation de leur résistance à basse température et leur faible conductivité thermique qui permet de protéger les qubits de l'échauffement généré par l'électronique de contrôle embarquée sur le même module. Le contexte est le même pour les applications de spectroscopes infra rouge embarqués sur les satellites. La thèse se contrera d'abord sur l'étude de matériaux supraconducteurs (Nb, NbN, TiN, TiNAl) en caractérisant leurs propriétés structurales, électriques et supraconductrice à basse température pour leur intégration dans une piste de routage et en plots multicouches. Elle se poursuivra, en étroite collaboration avec le CEA Irfu à Saclay, par la mise en place d'un protocole de mesure de conductivité thermique à basse température ainsi que par la conception et l'élaboration d'échantillons adaptés. L'objectif final sera de mettre à profit les connaissances acquises pour concevoir le système d'interconnexions supraconductrices du prototype de module quantique au sein de l'équipe.

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