Récapitulatif des sujets de thèses SI

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DS : 1 (Mathématiques et applications)
Ecole doctorale de rattachement : Sciences et Ingénierie, ED n°511
Titre : Le rôle de l’information en finance
Directeurs de thèse : Monique Jeanblanc
contact : [email protected],
Equipe de rattachement : Laboratoire Analyse et Probabilités
Etablissement : Université d’Evry-Val d’Essonne
Résumé : Le but est d’étudier comment les prix peuvent être modifiés lors de l’arrivée d’information nouvelle
sur le marché et comment une information incomplète peut conduire à un phénomène de bulles.
Mots clefs : Grossissement de filtration, arbitrage, mathématiques financières, bulles financières.
Description : Le problème de la formation des prix est lié à un calcul d’espérance conditionelle des payoffs
futurs. Le choix de la filtration utilisée représente l’information des acteurs financiers. Le but de cette thèse est
d’étudier le comportement des intervenants en présence de diverses informations. Une des premières étapes
consistera à mettre en place des contraintes pour éviter les arbitrages. Un second pas sera une interprétation des
différences entre deux prix en termes de bulles. Un troisième volet consistera à l’application de cette approche en
matière de risque multidéfauts
Compétences requises : Le candidat devra maîtriser les outils
d’arbitrage.
du calcul stochastique et les techniques
Références:
Markus K. Brunnermeier Asset Pricing under Asymmetric Information - Bubbles, Crashes, Technical Analysis
and Herding Sergio Pulido The fundamental theorem of asset pricing, the hedging problem and maximal claims in financial
markets with short sales prohibitions
Thème prioritaire : 1.a
Ecole doctorale de rattachement : Sciences et Ingénierie, ED n°511
Titre : « La méthode de la particule prêtée et ses applications à l’étude de marchés financiers comportant des
sauts »
Directeurs de thèse : Laurent DENIS, Stéphane CREPEY
contacts: [email protected], [email protected]
Equipe de rattachement : Equipe « Analyse et Probabilités »
Etablissement : Université d’Evry-Val d’Essonne
Résumé : Il s’agit de d’appliquer la théorie récente de la « méthode de la particule prêtée » en mathématiques
financières, à des modèles où les actifs sont dirigés par des processus de Lévy comportant des sauts puis à des
modèles en risque de crédit.
Mots clefs : Calcul de Malliavin avec sauts, processus de Lévy, formes de Dirichlet, mathématiques financières,
risque de crédit.
Description : Récemment, N. Bouleau et L. Denis ont développé un nouveau type de calcul de Malliavin basé
sur la théorie des formes de Dirichlet. Cette nouvelle approche a permis d’établir simplement et naturellement
l’expression des opérateurs de base du calcul de Malliavin sur l’espace de Poisson tels que le gradient ou
l’opérateur carré du champ, via « la formule de la particule prêtée ». Cette méthode a été appliquée afin d’établir
l’existence et la régularité de la densité de solutions d’Equations Différentielles Stochastiques dirigées par une
mesure de Poisson ou un processus de Lévy.
Cette thèse aura pour objet d’appliquer cette méthode cette méthode à différents domaines des mathématiques
financières :
1/ On considérera un marché financier avec sauts et on appliquera les techniques du calcul de Malliavin pour
étudier par exemple la sensibilité de certains paramètres (« greeks »). On mettra alors en œuvre une méthode
numérique que l’on comparera aux résultats obtenus aux travaux existants.
2/ Dans un deuxième temps, on s’intéressera à des modèles en risque de crédit et on étudiera là encore la
sensibilité du modèle par rapport aux instants de défaut.
3/ Dans une troisième partie, on étudiera le cadre plus théorique de modèles de taux d’intérêts mettant en œuvre
une mesure de Poisson dont l’espace des sauts est un espace de dimension infinie.
4/ Enfin on considérera l’applicabilité de ces méthodes à la résolution d’équations différentielles stochastiques
rétrogrades dirigées par des processus de Lévy, d’un point de vue théorique et algorithmique. Les techniques
obtenues pourront être mises en œuvre pour résoudre les équations de cette nature qui se posent dans des
problèmes de valorisation de risque de contrepartie sur des portefeuilles de produits dérivés dans des modèles
multi-courbes de taux d’intérêt, (voir référence (4) ci-dessous).
Compétences requises : Le candidat devra maîtriser les outils de l’analyse fonctionnelle, les outils classiques du
calcul stochastique et particulièrement le calcul stochastique avec sauts. Enfin, le candidat devra être capable de
mettre en œuvre des simulations numériques.
Références:
(1) Bouleau N., Denis L. Energy image density property and the lent particle method for Poisson measures,
Jour. of Functional Analysis 257 (2009) 1144-1174.
(2) Bouleau N., Denis L. Application of the lent particle method to Poisson driven SDE's à paraître dans
Probability Theory and Related Fields.
(4) Crépey S. and Z. Grbac, Counterparty Risk on Interest Rate Derivatives in a Multiple Curve Setup,
Prépublication du Laboratoire Analyse et Probabilité de l’Université d’Evry numéro 318, Janvier 2011.
DS : 1 (Mathématiques)
ED : Sciences et ingénierie
Titre du sujet : Estimation d’équations différentielles imparfaitement observées en biostatistique et
biologie des systèmes.
Directeurs de thèse : Pierre Gilles LEMARIÉ-RIEUSSET (PR, Analyse et Probabilités, 50%) et Nicolas
BRUNEL (MCF, Statistiques et Génome, 50%)
Laboratoire de thèse : laboratoire Analyse et Probabilités (EA 2172), dans le sein de la Fédération
Mathématique d'Evry (FR 3409)
Établissement de rattachement : Université d'Évry Val d'Essonne
Résumé : Adapter les méthodes de Gradient Matching pour l'estimation de paramètres d'une EDO dans le cas
d'une observation partielle, de manière à garder un coût calculatoire faible.
Mots clefs : Équations différentielles, Estimation paramétrique, Analyse de données fonctionnelles, Statistique
non-paramétrique, Variables manquantes, Inférence de réseaux de régulation, Rythme circadien, Biologie
systémique.
Description :
Une partie de la modélisation en biologie théorique consiste en la construction de systèmes d’équations
différentielles (le plus souvent des Equations Différentielles Ordinaires, EDO), qui sont souvent de grande taille
car impliquant un grand nombre de variables, et contenant de nombreux paramètres difficilement mesurables
directement. L’utilisation effective de ces modèles nécessite donc l’estimation statistique de paramètres à partir
des mesures biologiques, notamment pour identifier la structure et la nature des interactions dans les réseaux de
régulation de gènes.
L’existence de mesures temporelles (puces à ADN, qPCR, séquenceurs de nouvelle génération,...) permet
d’envisager l’estimation de modèles définies par une EDO paramétrique
x'(t) = f (t; x(t); )
où les observations peuvent être modélisées par
yi = h (x(ti)) +i
avec h une fonction d’observation (connue) et i un bruit de mesure.
L’expression implicite du modèle limite sérieusement l’utilisation des techniques standards telle que
l’estimation par moindres carrés : celle-ci est rendue difficile par des problèmes intrinsèques d’identifiabilité et
la présence de nombreux minima locaux qui rendent difficile l’optimisation.
Ces difficultés ont suscité récemment le développement de méthodes spécifiques dites de “gradient matching”
utilisant des approches non-paramétriques, tels que les estimateurs en deux temps (“two-step estimators”). Le
principe de ces estimateurs est de faire une estimation non-paramétrique de la solution X et de sa dérivée, et de
trouver le paramètre qui minimise l’écart entre cette dérivée X'(t) et le modèle f (t; X(t); ).
Si les approches “gradient matching” sont bien adaptées au cas où toutes les variables du système sont
observées, elles ne sont plus directement utilisables pour traiter le cas où le système est partiellement observé au
travers d’une fonction d’observation h quelconque. Cette situation arrive fréquemment en pratique, par exemple
dans les réseaux de gènes, où les concentrations de protéines sont rarement mesurées. Un des objectifs de la
thèse sera donc d’adapter les méthodes de Gradient Matching au cas partiellement observée, de manière à garder
un coût calculatoire faible dans le cas d’une fonction d’observation générale. Un point de départ pourra être
l’algorithme proposé récemment par [2] ainsi que de l’algorithme EM, classiquement utilisé dans le contexte des
données manquantes [3], mais en exploitant la structure particulière de l’équation différentielle.
Ces méthodes seront mises en œuvre pour la modélisation du rythme circadien chez les mammifères. Dans un
premier temps, une équation différentielle sera d’abord développée en se basant sur une analyse qualitative pour
reproduire les caractéristiques observées de l’horloge circadienne. Dans un second temps, les paramètres du
modèle seront estimés à partir de données circadiennes.
[1] S. Donnet and A. Samson. Estimation of parameters in incomplete data models defined by dynamical
systems. Journal of Statistical Planning and Inference, 137(9):2815–2831, 2006.
[2] H. Liang, H. Miao, and H. Wu. Estimation of constant and time-varying dynamic parameters of HIV
infection in a nonlinear differential equation model. Annals of Applied Statistics, 4(1):460–483, 2010.
[3] G.J. McLachlan and T. Krishnan. The EM algorithm and extensions. Wiley series in probability and
statistics. Wiley-Interscience, 2008.
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Collaborations prévues : interaction avec Gérard Benoît (équipe de Génomique Fonctionnelle des
Récepteurs Nucléaires, Centre de Génétique et Physiologie Moléculaire et Cellulaire, UMR 5534,
Université Claude Bernard Lyon 1) dans le cadre du projet ANR ODESSA.
École doctorale de rattachement : Sciences et Ingénierie, ED 511
Sujet : « Estimation de la volatilité par méthode de transformée de Fourier : cas des données irrégulières et
processus à sauts »
Directeur de thèse : Arnaud Gloter
Contact ; [email protected]
Équipe de rattachement :Équipe « Analyse et Probabilités »
Établissement : Université d'Evry-Val d'Essonne
Résumé : Le principal objectif de cette thèse est de préciser l'étude théorique et pratique de l'estimateur de la
volatilité par coefficients de Fourier introduit par Malliavin et Mancino. On se concentrera en particulier sur les
problèmes spécifiques aux données financières.
Mots clefs : Estimation de volatilité, processus à sauts, effet de Epps, modèles stochastiques d'actifs financiers.
Description :
Dans un travail en commun avec Emmanuelle Clément (Université Paris Est), nous avons démontré que la
méthode d'estimation par coefficients de Fourier peut être optimale si l'on observe les valeurs de la diffusions sur
une grille régulière. Cependant, nous montrons aussi que si la grille d'observation n'est pas régulière l'estimateur
ne peut pas être optimal. Ceci est dû au caractère non local des coefficients de Fourier.
1) Un des premiers objectifs de la thèse est de voir comment cette limitation peut être supprimée. L'utilisation de
méthodes de Fourier localisée semble naturelle, cependant pour être optimale nous avons montré que la méthode
de Malliavin et Mancino nécessite de calibrer exactement les fréquences de Fourier utilisées avec le pas
d'observation. La généralisation a un schéma d'observation quelconque peut donc poser de nombreux problèmes
théoriques.
2) Un second objectif concerne l'étude de données asynchrones. Avec E. Clément, nous avons montré que
l'estimateur par coefficients de Fourier souffre d'un « effet de Epps » et peut être biaisé pour des données non
synchrones. Nous proposons une correction dans le cas simple d'un échantillonnage régulier (mais non
synchrone) de deux actifs. Proposer une correction du biais dans un cadre plus général est un objectif du travail
proposé.
3) Un troisième objectif est l'étude de l'estimateur dans le cadre plus général o`u le processus des prix comporte
une composante avec sauts. Pour les modèles financiers, cette hypothèse est très naturelle mais aucun résultat
n'existe sur la méthode d'estimation par Fourier dans ce cadre.
Références :
P. Malliavin, M. E. Mancino, Fourier series method for measurement of multivariate volatilities,
Finance Stoch. 6 (1) (2002) 49-61.
E. Clément, A. Gloter, Limit theorems in the Fourier transform method for the estimation of multivariate
volatility, à paraître SPA 2011.
DS : 1 (Mathématiques)
ED : Sciences et ingénierie
Titre du sujet : Optimisation du choix de modèles pour le risque de crédit.
Directeurs de thèse : Shiqi SONG (PR, Analyse et Probabilités)
Laboratoire de thèse : laboratoire Analyse et Probabilités (EA 2172)
Résumé : Etudier le problème de la sélection de modèles pour l'analyse du risque de crédit.
Mots clefs : mathématiques financières, risques de crédit, risques de modèle.
Description :
Des modèles mathématiques inadaptés peuvent causer des conséquences graves. Dans la gestion des risques,
on exige plus en plus un contrôle spécifique sur les risques liés aux choix des modèles, en parallèle aux contrôles
des risques de marché, de crédits, etc.
On considère ici les modèles des risques de crédit. Une façon répandue de modéliser le risque de crédit est de
prendre une filtration F=(Ft)t≥0 et un temps aléatoire représentant l'arrivée d'un défaut (un modèle de défaut
simple). L'implantation d'un tel modèle dans la pratique est faite via la surmartingale d'Azéma : Zt=P[>t | Ft],
t≥ 0. Plus précisément, si on écrit la décomposition multiplicative de Z : Z=N exp(- ), où N est une martingale
locale et est un processus croissant prévisible, peut être calibré avec les données du marché.
Il existe plusieurs sources d'incertitudes (donc des risques) pour le modèle des risques de crédit. La première
vient de la martingale locale N, dont on connaît pas de méthode de calibrage. Une seconde incertitude vient de la
probabilité P. En effet, dans l'article [3], on démontre que, pour une surmartingale d'Azéma Z donnée, on peut
construire un temps aléatoire et avoir une infinité de probabilités Q qui satisfont Q| ∞=P| ∞ et Zt=Q[>t |
F
F
Ft], t≥0. Ceci signifie que, même si on arrive à calibrer complètement la surmartingale Z, la probablité Q du
modèle est toujour incertaine.
Dès lors, il convient d'étudier le problème de sélection des modèles. Dans un premier temps, il conviendra de
déterminer les critères de bons modèles. Une des appoches peut être l'approche par maxmin [2] ou l'approche de
la mesure de risque [1]. On résout alors les problèmes d'optimisation selon ces critères de bons modèles. Dans un
second temps, on analysera les propriétés des solutions d'optimisation. On mesura la sensibilité des solutions vis
à vis les différents facteurs du modèle des risques de crédit : la martingale locale N, le process , la probabilité
Q, et d'autres. Enfin, une troisième étape consistera à étendre l'étude au cas de plusieurs défauts.
[1] Artzner P. and Delbaen F. and Eber J.M. and Heath D. (1999) "Coherent measures of risk" Math. Finance
9(3), 203-228.
[2] Gilboa and Schmeidler (1989) "Maxmin expected utility with non-unique prior" J. Math. Econ. 18, 141-153.
[3] Jeanblanc M. and Song S. (2010) "Default times with given survival probability and their $\mathbb{F}$martingale decomposition formula". to appear in SPA.
DS principale et secondaires : 9, 6 ED de rattachement : ED 511 "Sciences et Ingénierie" –
Titre du sujet proposé : Planification de comportements construits à partir des fonctions d’autonomie propres
au robot et de fonctions d’autonomie basée sur une coopération robot-environnement. Application au
déplacement autonome d’un robot d’aide à une personne en perte d’autonomie ou, à son entourage.
- Nom du Directeur de thèse : Etienne Colle –
- Nom de l'unité de recherche (et de l'équipe si nécessaire) : Laboratoire IBISC (resp. Said Mammar), équipe
HANDS (resp. Etienne Colle)
- Etablissement de rattachement : Université d'Evry Val d'Essonne
- Résumé : Selon nos partenaires hospitaliers, un robot multiservice (accueil, orientation, activité de stimulation)
peut contribuer au soutien psychologique et cognitif des personnes en institution mais aussi aux visiteurs. Un
robot de service à la personne doit réaliser des tâches robotiques telles que suivre une trajectoire tout en évitant
des obstacles, passer une porte ou aborder des personnes sous des contraintes spatiales et comportementales. Une
solution pour garantir une exécution robuste et fiable de ces tâches est de construire des lois de commande
référencée capteurs, en boucle fermée à partir des informations fournies par un réseau de capteurs. La variété et
le nombre de capteurs nous permettent de faire un choix judicieux de ces informations, qui est une phase cruciale
pour une commande efficace et fiable, en fonction des situations rencontrées. Le réseau de capteurs est constitué
des capteurs embarqués sur le robot et de capteurs présents dans l’environnement. Le déplacement fiable du
robot reposerait alors sur des stratégies de planification de comportements qui en cas d’échec de la tâche en
cours, feraient émerger des solutions de substitution.
- Mots clefs : robot ubiquitaire d’assistance à la personne, contrôle du comportement du robot, commande
référencée réseau de capteurs, adaptation à la situation
- Description générale : La réussite de la mission effectuée par le robot dépend de sa capacité à se déplacer d’un
point de départ vers à une destination de façon fiable et ceci, quelles que soient les situations rencontrées. Les
efforts porteront sur deux volets.
Le premier concerne la fiabilisation des fonctions d’autonomie qui posent, encore à l’heure actuelle, problèmes:
i) la localisation du robot en environnement dynamique et complexe et ii) la navigation en évitant les obstacles
difficiles à détecter. L’idée que nous souhaitons développer pour résoudre la localisation, est d’ajouter au
système de perception du robot, des informations provenant du réseau de capteurs présents dans un
environnement domotisé. En ce qui concerne la navigation avec évitement, une solution pour garantir une
exécution robuste et fiable de ces tâches est de construire des lois de commande référencée capteurs en boucle
fermée sur les informations fournies par un réseau de capteurs. La commande référencée capteurs consiste à
exprimer les tâches robotiques à réaliser directement dans l’espace du capteur sous la forme d’une relation locale
entre le robot et son environnement. Cela consiste donc à définir des commandes en boucle fermée sur les
signaux provenant des capteurs et non pas sur la configuration du robot. De ce fait les lois de commande
généralement synthétisées dans le cadre de cette approche permettent de réaliser les tâches désirées de manière
précise et robuste.
Le deuxième volet concerne l’auto-adaptation à des situations imprévues en s’appuyant sur des approches issues
de l’intelligence artificielle distribuée, approches que nous avons commencées à mettre en oeuvre au cours de
travaux précédents.
- Collaborations prévues : Ces collaborations apportent des compétences dans le domaine des capteurs et des
réseaux de capteurs (TSP, ESIGETEL), et de la définition des besoins (APHP, Broca et SAMU92). Deux
réponses à des appels 2011 viennent d’être déposées (COPIO, ANR TecSan).
Titre du sujeet Modélisation et qualification de la dégradation de la marche chez les patients
hémiplégiques
Proposée par : M. Naoufel AZOUZ et M. Gilbert PRADEL,
laboratoire IBISC, Université d’Evry Val d’Essonne. Profil : Mécatronique
- Intitulé français du sujet de thèse proposé : Modélisation et qualification de la dégradation de la marche
chez les patients hémiplégiques
- Intitulé anglais du sujet de thèse proposé : Modeling and characterization of the degradation of gait in
hemiplegic patients
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Domaine scientifique principal de la thèse : DSPT9 STIC
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Secteur : codes RSD 911 (informatique et applications)
- Domaine scientifique secondaire de la thèse : DSPT8 SPI
- Secteur secondaire : codes RSD 811et 824 (mécanique, biomécanique et bio-ingéniérie)
- Thème et sous-thème prioritaire : thème 1, sous-thème 1h : robotique d'aide à la personne
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Nom et le numéro de l'école doctorale : Sciences et Ingénierie
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Nom et label de l'unité de recherche : IBISC équipes VASCO et HANDS
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Localisation laboratoire :
(http://www.ibisc.univ-evry.fr)
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Nom du directeur de thèse : Gilbert Pradel, e-mail : [email protected]
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Adresses courriel des contacts scientifiques : [email protected], [email protected]
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Mots clefs : Optimisation de modèles de marche, conception de système multi-capteurs embarqué.
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Collaborations : Ce sujet de thèse s’adosse sur une proposition de projet ANR TECSAN déposée en mars
2011 en collaboration avec un laboratoire d'analyse de la marche.
laboratoire
IBISC,
40
Rue
du
Pelvoux,
91020
Evry
cedex
Sujet :
L’Accident Vasculaire Cérébral (AVC) est la première cause de lésion du système nerveux central acquise; c’est
une cause de décès prématuré et d’invalidité globale ou partielle. En France, l’incidence est de 130 000 cas par
an et l’AVC reste la première cause de handicap moteur chez l’adulte et la troisième cause de décès.
Les anomalies physiopathologiques expliquent que deux tiers des personnes victimes d’un AVC présentent des
troubles de la marche se caractérisant par une dégradation de l’aisance et de la vitesse de marche ne leur
permettant plus de déambuler ou de suivre leurs proches de façon confortable dans la vie quotidienne dans ce
qu'il sera convenu d'appeler des situations écologiques.
Le développement de moyens de compensation et/ou de surveillance prenant en compte les troubles de la marche
liés à ces anomalies en vue d’améliorer l’autonomie des patients hémiplégiques constitue un enjeu majeur de
santé publique.
La locomotion comporte deux phases (Fig 1) :
Figure 1 : Description des différentes phases du cycle de marche (d’après Sutherland DH, Kaufman KR, Moitoza
JR: Kinematics of normal human walking, in Rose J, Gamble JG [eds]: Human Walking, ed 2. Baltimore, MD:
Williams and Wilkins, 1994, pp 23-44)
Au cours des dernières décennies, d'importants travaux de recherche ont été menés sur la locomotion. Différents
modèles ont été proposés tant sur la locomotion humaine de sujets sains que sur la locomotion des robots
humanoïdes. Par contre, beaucoup moins de travaux ont été menés sur les locomotions « pathologiques ». Les
analyses cinématiques et cinétiques effectuées afin de caractériser les perturbations du mouvement de marche
chez les personnes hémiplégiques ont cependant permis de mettre en évidence et d'identifier plusieurs
mécanismes rendant compte de ces perturbations.
Les conséquences de l'AVC conduisent, dans le cas de l'hémiplégie à une perte de flexibilité d'un membre,
inférieur en ce qui nous concerne. Ceci conduit inévitablement à une modification des phases du cycle de marche
(dissymétrie, durée différente et modification des appuis, etc.) et une mauvaise localisation spatiale du membre
par le sujet. Il faut donc modéliser la marche de ce type de population pour quantifier la dégradation dans le
temps du cycle de marche et prédire les situations conduisant à un risque important de chute.
Objectifs du travail:
I-
Partie Mécanique : Conception du modèle biomécanique de la locomotion du patient hémiplégique.
La méthodologie utilisée dans cette partie s'appuiera sur des modèles existants de la marche humaine et
s'attachera à les faire évoluer pour prendre en compte la pathologie étudiée. Ce modèle biomécanique
adapté au patient hémiplégique permettra de prédire de manière théorique les situations singulières du
corps pouvant amener à des configurations de chute. Des sphères englobantes permettront de délimiter
le voisinage de ces configurations. Le modèle analysera notamment la position du pied par rapport au
sol, les amplitudes des oscillations du centre de gravité de la personne, le profil du terrain parcouru...
L’analyse de la marche du patient au cours d’un intervalle de temps pourra déceler une dégradation
continue de cette marche amenant irrémédiablement le patient vers ces sphères englobantes, ce qui
déclenchera un signal d’alerte. Ces différentes prédictions doivent être corroborées par les données
capteurs de patients équipés ayant subi une chute afin d’affiner le modèle. L’analyse des invariants de
la chute chez un certain nombre de patients permettrait à terme d’établir de manière automatique un
modèle biomécanique comportant les sphères englobantes des configurations de chute pour un grand
nombre de patients hémiplégiques en fonction de leur corpulence et de leur handicap.
II-
Partie capteurs : En étroite liaison avec les biomécaniciens et les experts du domaine médical, la mise
au point d’un système multi-capteur embarqué, autonome et communicant, peu encombrant et accepté
par ses utilisateurs est nécessaire. Nous disposerons sur les patients le système multi-capteur pour
recueillir diverses informations lors des déplacements réalisés en milieu hospitalier et en situations
écologiques en intérieur comme en extérieur. Le choix adéquat de ces capteurs (accéléromètres,
gyromètres, inclinomètres, télémètres…) et de leur emplacement sera important dans une phase initiale.
L’analyse des mesures permettra d’évaluer la pertinence des informations acquises et conduira à une
optimisation du nombre de capteurs par leur suppression ou par une reconstruction des informations
fournies.
Profil recherché : Le candidat recherché devra posséder une solide formation en mécatronique : sur les plans
mécanique et systèmes électronique et informatique embarqués. Le travail comprendra, outre la partie théorique,
une partie conception d'un dispositif embarqué et un ensemble d'expérimentations effectuées en situation
hospitalière et écologique. Le sujet de thèse est pluridisciplinaire et le candidat devra s'insérer dans une équipe
aux compétences dans divers domaines : médical , mécanique, biomécanique, ergonomique, et informatique.
DS principale et secondaires: DS 9:922
ED de rattachement: ED S&I
Titre du sujet proposé: Etude de l’adaptabilité des interactions dans les environnements de réalité mixte
Nom du Directeur de thèse: Samir OTMANE (MdC-HDR UEVE)
Nom de l'unité de recherche (et de l'équipe si nécessaire) : Laboratoire IBISC / Equipe RATC (Réalité
Augmentée & Travail Collaboratif).
Etablissement de rattachement : Université d'Evry Val d'Essonne
Résumé :
La problématique générale de cette thèse porte sur l’étude des interactions en réalité mixte (virtuelle et
augmentée) et leurs adaptabilités au contexte de la tâche et des utilisateurs. Il s’agit d’étudier l’assistance qu’un
système de réalité mixte peut apporter à des utilisateurs pour réaliser efficacement et naturellement leurs
interactions 3D. Le caractère adaptatif est envisagé à deux niveaux : 1) Une adaptation à la gestuelle de
l’utilisateur, en fonction de ses capacités de mouvement et de ses préférences (usage des interfaces de réalité
virtuelles ou de réalité augmentée via des interfaces tangibles) ; 2) Une adaptation en temps réel par anticipation
de ses gestes.
Mots clefs : réalité mixte, réalité virtuelle, techniques d’interaction intuitive et adaptatives, interfaces tangibles,
reconnaissance de mouvements, apprentissage.
Description générale :
La réalité mixte (RM) s'appuie à la fois sur les techniques de la réalité virtuelle et de la réalité augmentée afin de
concevoir des systèmes capables de faire coexister spatialement et temporellement les deux mondes virtuel et
réel. Une problématique majeure en RM est la conception de systèmes d’interaction 3D capables d’assister en
temps-réel l’utilisateur dans la réalisation de ses tâches : par exemple en améliorant sa compréhension d’un
problème ou en augmentant la performance ou le confort d’une sélection ou d’une manipulation.
L’objectif de cette thèse est de proposer des méthodes d’interaction homme-machine innovantes qui doivent être
centrées sur l’utilisateur afin que ce dernier puisse être un acteur majeur et au centre des expérimentations
virtuelles. Pour ce faire il faut que les trois principales modalités (visuelle, audio et haptique) interviennent
d’une façon complémentaire et s’adaptent en fonction des besoins de l’utilisateur et du contexte de la tâche de
l’interaction (naviguer dans l’environnement virtuel/mixte, sélectionner un objet ou un ensemble d’objets,
manipuler un objet et contrôler l’application). La cohérence sensorielle doit être maintenue quelque soit la
modalité utilisée. Il s’agit d’étudier et proposer de nouvelles modalités d’interaction et d’interfaçage adaptées au
contexte de la tâche à réaliser et aux besoins des utilisateurs (interfaçage à la demande). Ces interfaces et ces
interactions peuvent exister sous plusieurs formes : 1) interfaces avec interaction 2D multi-touch permettant à un
utilisateur d’interagir simultanément avec ses deux mains ou encore à un groupe d’utilisateurs de travailler
ensemble, 2) interfaces de réalité virtuelle avec des interactions 3D multisensorielles (audio, vidéo et haptique),
3) interfaces tangibles permettant de modifier le comportement du système en fonction de la sémantique associée
aux objets manipulés. Une question fondamentale se pose : comment faire coexister des interfaces hétérogènes
(initialement utilisées séparément pour des applications ciblées) dans un seul système impliquant un fort
couplage entre l’interaction et la visualisation multiplateforme ?
Moyens mis à disposition : Plateforme technologique EVR@ (Environnements Virtuels et de Réalité
Augmentée), logiciels Virtools, Matlab, Visual Studio.
Collaborations:
- Projet européen FP7-SME DigitalOcean 262160 2011-2012 : interaction en réalité mixte pour la
l’exploration des fonds marins. En partenariat avec VIRTUALDIVE (France), MEDIATOUCH (Italie),
OCEANSCAN(Portugal), LUDOCRAFT (Finlande), Université de Porto (Portugal), Université de
Jyvskyla (Finlande) et EPITA (France).
- Action Incitative IRM-BIO depuis 2011: Interactions en Réalité Mixte pour l’aide à l’analyse en
BIOlogie moléculaire. En collaboration avec l’équipe TADIB d’IBISC.
DS : STIC 9/922
ED de rattachement :sciences et Ingénierie 511
Titre du sujet de thèse : Estimation rapide pour la séparation aveugle de mélanges non-linéairement
inversibles
Fast estimation for blind separation of nonlinear inversible mixtures
Directeurs de thèse : V. Vigneron, M. Fliess
Co-encadrant : S. Mammar
Laboratoire : IBISC/TADIB – EA 4526
Etablissement de rattachement : Université d’Evry Val d’Essonne, UFR-ST
40, rue du Pelvoux, CE1455, 91020 EVRY CEDEX
Nom : Vigneron Vincent
Qualité : MCF-HDR
Téléphone : 06 63 56 87 60 ou 01 69 47 75 56
Télécopie : 01 69 47 75 99
E-mail : [email protected]
Contexte de la collaboration : Nos motivations sont nées de l’Ecole d'été d'automatique organisée par M. Fliess
en 2006 où l'idée d'utiliser les dérivées pour reconstruire l’état d’un système
nous est apparu comme une solution possible pour séparer des signaux mélangés de façon non-linéaire. A notre
connaissance, la séparation aveugle de tels systèmes régis par des équations différentielles n’a pas été étudiée
auparavant.
Résumé :
En traitement du signal, l’objectif est d’extraire les informations utiles sur des phénomènes physiques à partir de
mesures généralement perturbées, et d'un modèle d'estimation y=Hu, dans lequel les signaux u et y sont
respectivement les entrées et les sorties du système H.
Est-il besoin de rappeler la difficulté redoutable d’obtenir un modèle mathématique fiable dans bien des
situations quelque peu complexes ? Le travail proposé dans cette thèse concerne d’une part, le problème de
séparation aveugle de sources et d’autre part, celui d’estimation de paramètres en aveugle c’est-à-dire lorsque les
entrées ne sont pas observées [1]. Pour ces deux problèmes, une nouvelle classe de modèles de mélanges sera
étudiée, celle des mélanges inversibles, décrits par des équations différentielles [2]. Dans ce cadre, le candidat
étudiera la notion de séparabilité selon un modèle d’entrées fixé, puis proposera une méthode de séparation
basée sur des statistiques des signaux et de leurs dérivées. Les techniques de calcul utilisées exploiteront les
résultats obtenus dans le cadre de la théorie des systèmes plats, proposée par M. Fliess [1]. Dans une deuxième
étape, le candidat s'interrogera les propriétés structurelle de ces estimateurs, en terme d'efficacité, de
convergence et sur le choix a priori d'un modèle d'évolution de l'état du système [3,4]. Enfin, différentes
questions peuvent alors être soulevées telles que :
− la validité des modèles sélectionnés (linéaires ou non),
− l'influence de la taille du modèle sur la qualité de l'estimation.
Soulignons que les modèles de séparation de source sont encore limités à une structure linéaire, verrou que nous
chercherons à lever d'ici l'issue de cette thèse.
Le candidat sera donc amené à étudier/développer des critères permettant de mettre en compétition plusieurs
modèles pour décrire l'évolution de l'état d'un système que l'on cherche à estimer et s'intéressera entre autres à
des outils tels que « l'estimation rapide ».
References
[1] M. Fliess, C. Join, et H. Sira-Ramirez. Non-linear estimation is easy, Int. J. Model. Identif. Control, 4 : 1227, 2008.
[2] S. Lagrange, L. Jaulin, V. Vigneron, et C. Jutten. Identification en aveugle des paramètres de systèmes non
linéaires. Journal Européen des Systèmes Automatisés, 8 :847–865, 2006.
[3] V. Vigneron. Corrélation, indépendance et modèles inverses. Applications au traitement des biosignaux.
Habilitation à diriger des recherches, Université d’Evry, 2007.
[4] S. Lagrange, L. Jaulin, V. Vigneron, et C. Jutten. Nonlinear blind parameter estimation. IEEE Trans. on
Automatic Control, 53(3) :834–838, April 2007.
Profil candidat : Outre les qualités habituelles d'autonomie et d'aptitude à la rédaction (en français et en anglais)
nécessaires pour un travail de thèse, les compétences spécifiques attendues pour ce travail de recherche sont :
- des connaissances avancées en traitement du signal (théorie de l'estimation, modélisation stochastique),
de
bonnes
bases
mathématiques
(algèbre,
géométrie
différentielle,
statistique),
- la maitrise des outils classiques de programmation scientifique (matlab ou équivalent).
Autonome, il rejoindra une équipe de chercheurs expérimentés du laboratoire IBISC. Il sera amené dès les
premiers mois de thèse à faire des séjours à l'étranger, chez les partenaires de notre consortium de recherche:
NHTU (Taïwan), I2P (Allemagne), Université de Sherbrooke (Canada), etc.
Mots clés : Séparation aveugle de sources, Mélange inversible, Estimation aveugle de paramètres, Dérivées de
signaux aléatoires, Séparabilité
DS : STIC 9/922
ED de rattachement : Sciences et Ingénierie 511
Titre du sujet de thèse :Analyse de séquences de spikes neuronaux. Applications à la réparation neurofonctionnelle
Spike Train Analysis. Applications in Temporal Coding analysis
Directeurs de thèse : Vincent Vigneron
Co-encadrant: Heiko Luhman
Laboratoire : Institute of Physiology and Pathophysiology (I2P)
Établissement de rattachement: Johannes Gutenberg-University, Mainz
Téléphone : (06131) 39-26070
Établissement de rattachement : Université d'Évry Val d’Essonne, UFR-ST
Qualité : MCF-HDR
Téléphone : 06 63 56 87 60 ou 01 69 47 75 56
Télécopie : 01 69 47 75 99
Contexte de la collaboration : IBISC et I2P collaborent depuis 2010 sur lles synchronisations qui existent dans
les ensemble de neurones et plus particulièrement sur le codage temporel des spikes neuronaux.
Résumé :
Les régions impliquées dans les fonctions cognitives comme l'hippocampe ou le néo-cortex se présentent comme
des systèmes dynamiques non-linéaires à entrées et sorties multiples. La communication entre 2 régions
cérébrales s'appuie sur les millions de projections synaptiques. Dans une région donnée, l'information est
représentée par l'activation d'ensemble d'une population de neurones [1].
Le but de notre modélisation de l'hippocampe est double.
− Tout d'abord, construire un modèle quantitatif de l'activité de populations de neurones pour le
développement de prothèse hippocampe. L'hippocampe est responsable de la formation d'amnésies
sévères : son endommagement empêche la propagation de signaux d'activité spatio-temporels à travers
la circuiterie hippocampique. Il est possible de retrouver cette fonction en restaurant la transformation
MIMO de l'activité neuronale dans une prothèse, en d'autres termes le modèle devra être capable de
prédire le train de spikes de sortie sur la base des trains de spikes d'entrée de la région cérébrale
modélisée.
− Notre deuxième objectif est de mieux comprendre l'organisation fonctionnelle du réseau neuronal
hippocampique. Ceci suppose que notre modèle fournisse une représentation interprétable des
propriétés non-linéaires du neurone et des connectivités fonctionnelles inter-neurones. Les variables du
modèle devront être reliées au moins au principal processus biologique sous-jacent du système.
Du fait de ce double objectif, l'étudiant combinera à la fois des méthodes de modélisation paramétriques et nonparamétrique – modélisation de spike neuronal et série de Volterra -- pour construire un modèle dynamique nonlinéaire de l'activité d'une population de neurones [2,3]. Le modèle devra capturer non seulement les dynamiques
non-linéaires sous-jacentes aux transformations entrées-sorties des trains de spikes, mais devra fournir aussi les
variables physiologiques plausibles pouvant être utilisées pour une meilleure compréhension des dynamiques du
système observé [4].
L'objectif de cette thèse est au final de proposer une stratégie de modélisation et de décrire les capacités de
configuration, d'estimation paramétrique, de validation et de prédiction de modèle.
Références/References
[1] Song, D., Chan, R.H., Marmarelis, V.Z., Hampson, R.E., Deadwyler, S.A., Berger, T.W., 2007.Nonlinear
dynamic modeling of spike train transformations for hippocampal-cortical prostheses. IEEE Trans. Biomed. Eng.
54, 1053–1066.
[2] Song, D., Chan, R.H., Marmarelis, V.Z., Hampson, R.E., Deadwyler, S.A., Berger, T.W., 2009c. Nonlinear
modeling of neural population dynamics for hippocampal prostheses. Neural Netw. 22, 1340–1351.
[3] Burgess, N., Maguire, E.A., O’Keefe, J., 2002. The human hippocampus and spatial and episodic memory.
Neuron 35 (4), 625–641.
[4] Arnold, P. and Luhman, H. The Subplate and Early Cortical Circuits, Annu. Rev. Neurosci. 2010.33:23-48.
de
bonnes
bases
mathématiques
(algèbre,
géométrie
différentielle,
statistique),
- la maitrise des outils classiques de programmation scientifique (matlab ou équivalent).
Mots clés : Séparation aveugle de sources, Mélange inversible, Estimation aveugle de paramètres, Dérivées de
signaux aléatoires, Séparabilité
Collaborations :
Heiko Luhman, Laboratoire : Institute of Physiology and Pathophysiology (I2P). Mayence, Allemagne
DS : STIC 9/922
Titre du sujet de thèse : Réparation fonctionnelle neuromusculaire à partir d'un processeur embarqué et
apprentissage neuronal pour des données en grandes dimensions sous-représentées.
Functional Repairing of Injured Nerves Using Machine Learning For Imbalance and High-Dimensional
Data.
Directeurs de thèse : Vincent Vigneron
Co-encadrant: Pr. Hsin Chen
Laboratoire : Neuro-Engineering Lab
institution de rattachement : The Dept. of Electrical Engineering,
The National Tsing Hua University (NTHU)
No.101, Sec.2, Kuang-Fu Road, Hsin-Chu, 30013, Taiwan
TEL/FAX : +886-35162221
Établissement de rattachement : Université d'Évry Val d’Essonne, UFR-ST
Qualité : MCF-HDR
Téléphone : 06 63 56 87 60 ou 01 69 47 75 56
Télécopie : 01 69 47 75 99
Contexte de la collaboration : IBISC et le Neuro-Engineering Lab collaborent depuis 2008 en traitement
numérique du signal dans le cadre d'un projet PHC ORCHID, sur le thème de la modélisation de signaux EEG.
Ils ont publiés ensemble 1 revue (acceptée dans IEEE SIG PRO) et 2 congrès internationaux (ICA 2010 et
EANN 2009). Ce travail vise la réalisation d'un dispositif de suppléance fonctionnelle pour rendre possible
l'autonomie des personnes (poly-)traumatisés ayant vue leur mobilité réduite : il fonctionne sur la base d'un WIFI
connectant le contrôleur neuronal au travers l'influx nerveux avec les organes atteints. Dans l'expérience
actuelle, les mouvements d'un rat de laboratoire sont repérés par traitement d'image et doivent être prédits par un
modèle de type boite noir prenant en entrée l'influx nerveux.
Détail du sujet:
Ce sujet de thèse s'inscrit dans un projet mis en œuvre au laboratoire IBISC depuis 3 ans en collaboration avec
un groupe de recherche taiwanais pour lequel un stage de Master 2ème année de 6 mois, cofinancé par
l'université d'Évry et la Région IDF est en cours à la NTHU. Plusieurs difficultés se présentent pour mener à bien
un tel projet : extraire les spikes neuronaux des 16 canaux disponibles (un canal étant une électrode implanté
dans le cortex du rat), les classer, proposer un modèle de commande, et ensuite valider le modèle dans le cadre
de l'expérimentation animale. L'architecture électronique pour l'acquisition du signal dans le cortex de l'animal
est déjà développée par nos partenaires. Des travaux préliminaires sont en cours pour optimiser la détection et le
tri des spikes neuronaux. La plus grosse difficulté réside en définitive dans la conception du contrôleur neuronal
pour lequel plusieurs scénarios devront être proposés par le doctorant.
Plusieurs idées ont été suggérées :
− un modèle d'état prenant comme vecteur d'état l'influx nerveux et comme sortie la position du rat
− un modèle d'état prenant comme vecteur d'état la position du rat et comme sortie observée l'influx
−
neveux.
Un modèle de type estimation rapide (proposé par Fliess)[1,2]
Ces contrôleurs seront implémentés et évalués dans les conditions expérimentales précitées, et une architecture
électronique pourra être mis en œuvre.
L'objectif de cette thèse est au final de proposer une stratégie de modélisation et de prédiction MIMO (multiple
inputs multiple outputs) et de décrire les capacités de configuration, d'estimation paramétrique, de validation et
de prédiction du modèle.
Références/References
[1] M. Fliess, C. Join, et H. Sira-Ramirez. Non-linear estimation is easy, Int. J. Model. Identif. Control, 4 : 1227, 2008.
[2] V. Vigneron. Corrélation, indépendance et modèles inverses. Applications au traitement des bio-signaux.
Habilitation à diriger des recherches, Université d'Évry, 2007.
de
bonnes
bases
mathématiques
(algèbre,
géométrie
différentielle,
statistique),
- la maitrise des outils classiques de programmation scientifique (Matlab ou équivalent).
Une bonne connaissance de l'électronique embarquée serait un plus.
Mots clés : détection de signaux, filtrage de Kalman, classification, tri automatique
Collaborations :
DS principale et secondaires : 9
ED de rattachement : Sciences et Ingénierie
Le titre du sujet proposé : Identification de l’adhérence du contact pneumatique chaussée sur
véhicule électrique à moteur roue
Le nom du directeur de thèse : Sébatien Glaser (CR‐HDR) et Saïd Mammar (PR)
Le nom de l’unité de recherche : IBISC et LIVIC‐IFSTTAR
Etablissement de rattachement : Université d’Evry Val d’Essonne :
Les mots clefs : dynamique véhicule, voiture électrique, aide à la conduite, modélisation, évaluation
Résumé et contexte : Les véhicules récents offrent une sécurité accrue pour le conducteur et les
autres usagers de la route. Les systèmes d’aide à la conduite peuvent réguler la vitesse, alerter le
conducteur lorsqu’une situation à risque se présente, voire freiner de manière autonome en cas de
dangers avérés. Les réactions possibles pour les systèmes autonomes et les alertes émises pour le
conducteur dépendent fortement du contact entre le pneumatique et la chaussée et plus
particulièrement de l’adhérence que le conducteur ou l’aide à la conduite peuvent mobiliser.
Ce paramètre est particulièrement difficile à obtenir, les systèmes actuels cherchent à identifier une
situation de conduite et une classe d’adhérence plutôt qu’une valeur précise. L’une des contraintes à
l'estimation précise de cette variable est la connaissance du couple moteur.
Avec l’augmentation du coût des carburants et la prise de conscience de l’impact sur
l’environnement des déplacements, la solution « véhicule électrique » est promue à la fois par
l’opinion et par les pouvoirs publics. Parmi ces véhicules, ceux disposant de « moteur – roue » sont
particulièrement intéressants. Dépourvus de la chaine de transmission mécanique des efforts
moteurs, le couple produit, et transmis au sol, peut être connu avec une grande précision.
L’identification de l’adhérence est alors possible dans des gammes de précision et de robustesse qui
permettent le développement ultérieur d'assistance d'alerte et de contrôle actif.
Sujet : Le candidat devra développer des méthodes permettant l'estimation du contact entre le
pneumatique et la chaussée et particulièrement de l’adhérence disponible en utilisant un véhicule
électrique à moteur roue. La méthodologie proposée est la suivante :
• Etat de l’art sur l’estimation du contact pneumatique chaussée et sur la modélisation du
véhicule électrique à moteur roue.
• Développement d’un estimateur de l’adhérence mobilisée, c'est‐à‐dire de l’adhérence
actuellement utilisée au niveau du contact pneumatique chaussée.
• Estimation de la raideur du pneumatique.
• Développement d’un estimateur de l’adhérence mobilisable, ou adhérence disponible
• Intégration et test des développements sur véhicule.
Le titre du sujet proposé : Modélisation et évaluation de système de copilote de la voiture intelligente
Le nom du directeur de thèse : Saïd Mammar (PR) et Feng Chu (PR)
Le nom de l’unité de recherche : IBISC
Le résumé : Le développement de la future voiture intelligente s'inscrit dans une perspective européenne.
Dans une voiture intelligente, un système automatisé (copilote) agit pour aider à la conduite et éviter les
éventuelles erreurs du conducteur. Le bon fonctionnement de la voiture intelligente dépend de la performance de
la coopération (système coopératif) entre le copilote et le conducteur. L’objectif de cette thèse est de proposer un
nouvel outil formel de modélisation et d'évaluation du système coopératif.
Les mots clefs : voiture intelligente, copilotes, aide à la conduite, modélisation, évaluation
La description générale : La mondialisation industrielle et économique a énormément intensifié le
flux de trafic dans les réseaux de transport. Aussi, l’urbanisation et l’augmentation du nombre de
véhicules aggravent sans discontinuer la situation de trafic dans des grandes villes. On compte plus
de 1,3 milliard de véhicules dans le monde en 2009 selon le rapport des Nations Unies. Une des
conséquences directes est la congestion récurrente aux heures de pointe et au moment grands
départs en vacances. Certains évènements récents ont montré que le réseau peut être paralysé pour
une longue durée. L’autre conséquence importante est l’augmentation globale des accidents et du
nombre de blessés.
Pour assurer l’efficacité et la sécurité du réseau de transport sur long terme, une des pistes
privilégiées est conception de véhicules intelligents qui éviteront les erreurs humaines et soulageront
la tâche du conducteur. De nombreux projets européens (PReVENT et HAVE‐IT) dont lesquels
l'équipe VASCO de l’IBISC est impliquée ont pour objectif le développement de la future voiture
intelligente et de ses fonctions associées. La voiture intelligente fonctionne simultanément avec un
conducteur et un copilote (système automatisé). Définir les tâches du conducteur et du copilote, les
moments de partage de tâches et enfin leur coopération (système coopératif) est un de points clés
pour le bon fonctionnement du futur véhicule intelligent. D'après l’étude bibliographie, les travaux
théoriques existants sont essentiellement fondés sur les approches des systèmes homme‐machine et
multi‐agents. Devant la complexité de la tâche de conduite, il apparaît que le problème est lion d’être
résolu dans la pratique. L’objectif de cette thèse est de proposer un nouvel outil de la modélisation
et l’évaluation du système coopératif qui permettra réduire le gap entre la théorie et la pratique
dans ce domaine.
Les collaborations prévues : IFSTTAR, Guangdong University of Technology (Chine)
Le titre du sujet proposé : Planification de manoeuvres pour l'assistance à la conduite en situation de trafic
Complexe
Le nom du directeur de thèse : Saïd Mammar (PR) & Yasmina Bestaoui (MCF HDR)
Le nom de l’unité de recherche : IBISC
Les mots clefs : dynamique véhicule, planification robuste de trajectoire, aide à la conduite, modélisation,
prédiction
Contexte : Les véhicules récents offrent une sécurité accrue pour le conducteur et les autres usagers de la route.
Les systèmes d’aide à la conduite peuvent réguler la vitesse, alerter le conducteur lorsqu’une situation à risque se
présente, voire freiner de manière autonome en cas de dangers avérés. Quoi qu'il en soit, les systèmes de prise de
contrôle du véhicule se cantonnent pour l'instant au problématique de véhicule seul (ex. maintien dans la voie)
ou de tâches simples tel que le maintien de l'inter‐distance en deux véhicules. A ce jour, l'enjeu principal, pour
l'amélioration de la sécurité et la gestion de situations de trafic en congestion notamment, demeure le partage de
la
conduite voire son automatisation dans certaines conditions. Cette thèse s'inscrit dans le projet d'automatisation à
basse vitesse (ABV) du laboratoire porté en partie par un projet ANR‐VTT.
Sujet : Les véhicules intelligents doivent être capables de calculer rapidement des plans de mouvement dans un
monde très incertain. Les sources de cette incertitude peuvent être du fait d’une connaissance incomplète ou
imparfaite du modèle de véhicule ou de connaissances incomplète ou imparfaite de l'environnement.
Le but de cette thèse est de traiter des problèmes impliquant l'incertitude de la prévisibilité des intentions des
autres véhicules et des incertitudes même sur la dynamique du véhicule. Pour faire des prédictions significatives,
un véhicule intelligent devrait être en mesure, d'estimer ses propre états et de recueillir de l'information de
l'environnement pour construire des modèles proches des intentions des autres véhicules. Il n'est pas prudent de
supposer que tous les conducteurs obéissent tous au code de la route, car de nombreuses collisions prouvent cela
n’est pas le cas, mais la classification tous les autres véhicules comme hostiles serait trop conservatrice. Pour
caractériser le niveau de menace de situations routières dynamiques, plusieurs mesures ont été proposées. Ces
approches mesurent généralement le risque de collision par le temps‐à‐collision (TTC) et ses variantes, le temps
de progresser (e), ou de décélération requis (AREQ) ou un temps à réagir (TTR). Cependant, il est supposé que
le modèle de prédiction de l'autre véhicule est disponible.
Le planificateur du véhicule doit être en mesure de traiter l'incertitude en l'état futur de chaque véhicule et des
actions, ou à un niveau supérieur, le comportement / l'intention des autres véhicules, compatible avec l'espace
atteignable.
Les planificateurs de chemin existants s'appuient généralement sur des informations a priori pour générer les
trajectoires, l'application de manoeuvres ou de replanification réactive nécessaire pour corriger le chemin d'accès
et de maintenir la faisabilité.
Toutefois, l'incertitude de la prévisibilité n'est généralement pas considérée explicitement dans le planificateur de
trajet global. Au lieu de cela, les véhicules en mouvement sont souvent priés de suivre des trajectoires connues
car le planificateur réagit à l'échelle locale.
Il est proposé dans cette thèse de développer un certain nombre de méthodes de génération de trajectoires en
évitant les obstacles dans un environnement dynamique et incertain. Parmi ces méthodes, nous envisageons
d’appliquer à ce cas pratique, les Méthodes probabilistes de planification comme :
• Méthode PRM (Probabilistic Roadmap Méthod)
• Méthode RRT (Rapidly Random Exploring Trees)
• Processus de Markov Décisionnels
DS principale et secondaire : DS 9 :922
ED de rattachement : ED S&I
Titre du sujet proposé : Suivi 3D du geste pour l’analyse comportementale
Nom du Directeur de thèse : Fakhreddine ABABSA
Nom de l’unité de recherche (et de l’équipe si nécessaire) : Laboratoire IBISC / Equipe RATC
Etablissement de rattachement : Université d’Evry Val d’Essonne
Résumé :
L’objectif de est d’élaborer des outils temps réel de modélisation et d’analyse des processus décisionnels d’achat
dans une grande surface sans interaction avec le consommateur. L’approche envisagée repose sur la capture et le
suivi du geste par des procédés de vision par ordinateur et l’analyse statistique des informations
spatiotemporelles extraites en vue de leur structuration, catégorisation, indexation et interprétation.
Mots clés : Fusion de données, suivi 3D, reconnaissance de geste.
Il s’agit dans cette thèse de développer de nouvelles approches de suivi du geste qui permettent d’améliorer la
précision des informations spatiotemporelles estimées. Les méthodes qui utilisent l’apprentissage en ligne et le
filtrage particulaire semblent particulièrement adaptées à cette estimation en raison de la variabilité d’apparence
et la non linéarité des modèles de mouvement et d'observation des gestes humains. Une autre piste qui mérite
aussi d’être explorée pour améliorer les performances du suivi du geste consiste à combiner la vision avec des
images de profondeur. Dans cette optique, nous pensons utiliser la Kinect de Microsoft qui permet de mesurer
des informations 3D précises et relativement robuste. L’objectif dans ce cas est de réfléchir à de nouvelles
méthodes de segmentation qui fusionnent les deux images (luminance et profondeur) pour filtrer de manière
robuste les objets caractéristiques de la scène.
Ces travaux seront menés du projet ANR CONTINT ORIGAMI 2 labellisé en 2010
Collaborations : Partenaires du projet ANR CONTINT ORIGAMI 2 (Société CLIRIS Telecom ParisTech,
LUTIN, LSIS)
DS principale et secondaires : Informatique et Réseaux
ED de rattachement : "S&I"
Le titre du sujet proposé : Développement de Réseaux Coopératifs Efficaces et robustes
On the Development of Efficient and Robust Cooperative Networks
Le nom du Directeur de thèse : Prof N.Agoulmine
Le nom de l'unité de recherche (et de l'équipe si nécessaire) : Laboratoire IBISC, Equipe LRSM
Le résumé :
In recent years, the technique of cooperative networks has gained considerable attention as a strategy for
communication networks without son. Cooperative transmission is to take advantage of the intrinsic nature of
diffusion in wireless communications and multi-user spatial diversity and to improve network capacity and
quality of communications. The objective of this research is to apply this technique in the field of WiMax
networks in order to build efficient wireless networks for different applications that can be very useful our
society such as eHealth, Environmental monitoring, transportation safety (vehicular communications). The main
idea is to combine the techniques of cooperative communications with the application requirements so that
different nodes have incentive to cooperate to relay application information with the required quality of service.
The final objective will be to specify new communications protocols and associate algorithms that can be used to
develop new generations of networks that are capable to work better in heterogeneous environments taking
benefit of spatial and temporal diversity. For portable terminals a special attention will be put on energy
consumption and from the global network the global capacity will be one of the challenges.
Recent literature has, addressed different aspects of the deployment of relays in the context of cellular networks
and WiMAX. These contributions have addressed in general the capacity gains and the resource utilization in a
multi-hop LTE and WiMAX network in the presence of RSs. Relaying strategies have an important impact on
the resulting network capacity as shown for example in (S. W. Peters, A. Panah, K. Truong, and R. W. Heath,
“Relay architectures for 3GPP LTE-Advanced,” EURASIP Journal on Wireless Communication and
Networking, vol. 2009, May 2009). In WiMax network with relays, there is a optimum placement of relays which
has also a great impact on the performance of the network as addressed in (B. Lin, P. Ho, L. Xie, and X. Shen,
“Optimal relay station placement in IEEE 802.16j networks,” in Proc. International Conference on
Communications and Mobile Computing, Hawaii, USA, Aug. 2007.).
Despite these different contribution the domain of cooperative network is still challenging as the proposed
solution are not solving all the problems and there are still a number of issue that have not be properly addressed
and part of this project.
The aim of this PhD proposal is to address the following open research questions:
1. What is the capacity of the large-scale wireless networks with mobile scenario?
2. How does the nodes’ mobility impact the capacity of the wireless networks?
3. How does the achievable rate expression get close to the capacity of the wireless networks with the help
of cooperative communications ?
Les mots clefs : Réseau, Sans Fils, Capacité, Coopération
La description générale : Le concept de réseaux coopératif ouvre de nouvelles perspectives pour le
développement de nouvelles stratégies de communications dans les réseaux sans fils mobiles du futur. Il s’agit
dans ce sujet de recherche d’évaluer l’impact de cette approche et de rechercher les bornes supérieures de la
capacité de tels réseaux.
Les collaborations prévues : projet de coopération scientifique internationale avec la corée et le canada.
DS principale et secondaires : Informatique et Réseaux
ED de rattachement : "S&I"
Le titre du sujet proposé : Placement et Composition de Service dans les Nuages de Traitement
Large Scale Service Composition and Placement in the Cloud
Le nom du Directeur de thèse : Prof N.Agoulmine
Le nom de l'unité de recherche (et de l'équipe si nécessaire) : Laboratoire IBISC, Equipe LRSM
Le résumé :
As ubiquitous Internet is on the growth, Cloud Computing is considered a key for IT development in the near
future. Cloud Computing is a new trend that moves computing and data away from desktop and personal PCs to
large data centers.
Instead of investigating in powerful computers and expensive software, customers can dynamically subscribe to
Internet based Cloud services. Providers of Cloud services will be responsible for the entire infrastructure to
deploy in order to support the customers’ requirements in term of services (e.g. mail, storage, business services,
personal services, applications, etc). Customers do not need to worry about how the services are deployed or
provisioned but only by the quality of service and the cost of such services externalization.
However, from the cloud services providers, it is necessary to support the demand from customers in term of
access to the services but also in terms of quality of service. For that, the Cloud service provider deploys a
networked infrastructure of servers distributed at different geographical locations. A portfolio of services will be
installed in these servers and made accessible to the customers through their high-speed Internet access (xDSL,
FFTH, 3G, etc.).
One main concern for cloud service providers is the operational cost and the quality of their infrastructure.
Indeed what type of infrastructure is installed?, and how to control efficiently this infrastructure and the
supported services is crucial for the operator. For example, operators need to efficiently install the services in
this infrastructure such that the end-users get the best quality of experience. Sometime this means that the service
is placed as close as possible to the client. In contrary, if the service is instantiated far away from the customer
access, the customer might experience bad quality of service and avoid using the operator’s services in the
future. To ensure a sustainable quality of service of customers, the cloud service provider can either increase the
bandwidth of its interconnected site and/or deploy a efficient service placement management solution to decide
where service components should be installed depending on the customers’ premises and demands.
This PhD proposal aims at studying state of art approaches and proposing an efficient solution to services
placement in the Cloud from the static and dynamic point of view. The expected result solution should help to
find efficient algorithms and protocols to find, given the physical location and capacity of the networking and
computing infrastructure as well as the customers SLAs (Service Level Agreement) i.e. expected demand what
are the best locations where to install the software and whether and where to duplicate them. This study will
leverage for example existing solutions in Content Delivery Network (CDN) that focuses on data storage
towards services. We target in this study services with QoS constraints such as IPTV services, VoD services, etc.
Les mots clefs : Cloud Computing, Service, Composition, Localisation, Placement.
La description générale : Ce sujet de thèse consiste à étudier les architectures des nuages de traitement et
proposer des mécanismes et algorithmes associés pour le placement et la composition efficaces des services
(SaaS).
Les collaborations prévues : projet Européen EasyCloud.
Discipline : STIC
Titre du sujet de thèse : Algorithmes d'ordonnancement sous contrainte d'énergie et de température
Ecole doctorale : Sciences et Ingénierie
Directeur de thèse : Eric Angel
Unité de recherche : IBISC (équipe OPAL)
Projet : Selon une étude menée par l’agence de protection de l’environnement des EtatsUnis, en 2011 environ
2.5% de l’énergie produite aux USA sera consommée par les centres de données. Une grande partie de cette
énergie sera consommée alors que les serveurs seront inactifs et attendront sans rien faire. Si des grands efforts,
aussi bien du point de vue matériel que logiciel, ont été effectués pour la conception des appareils portables
(téléphones, ordinateurs portables) pour offrir
une grande autonomie énergétique et donc un gaspillage d’énergie aussi faible que possible, peu de choses ont
été faites concernant la minimisation de l’énergie gaspillée par les serveurs informatiques et encore moins pour
les centres de données. Néanmoins, étant donné l’impact néfaste sur l’environnement, de plus en plus d’acteurs
prennent conscience du problème. On peut par exemple citer les propos d’Eric Schmidt de Google « what
matters most to the computer designers at Google is not speed but power - low power, because data centers can
consume as much electricity as a city. »
Il est donc important de s’intéresser à la conception de politiques de gestion de l’énergie dans ce contexte. Du
point de vue algorithmique, cela se traduit par l’étude de problèmes d’ordonnancement de tâches avec des dates
d’arrivées et d’échéance, en ayant comme objectif la minimisation de l'énergie consommée ou de la température.
Il existe une vaste littérature pour ce type de problèmes, mais elle se concentre principalement au cas où les
tâches doivent s’exécuter sur un seul processeur et pour des modèles d’exécution qui doivent être repensés pour
mieux prendre en compte les contraintes technologiques.
Enjeux : Les pistes que nous comptons explorer sont les suivantes :
- Les résultats existants pour la minimisation d’énergie sont développés dans le cadre de deux modèles
principalement : le modèle d’ajustement de la vitesse du processeur d’un côté et celui de sa mise en veille, de
l’autre. Nous pensons qu’il serait intéressant d’explorer la possibilité de combiner ces deux modèles et d’étudier
l’impact de cette combinaison sur la difficulté des problèmes
d’optimisation considérés.
- La conception d’algorithmes de faible complexité nous semble être un objectif naturel. En effet, un grand
nombre d’algorithmes de la littérature nécessitent un temps d’exécution élevé ce qui est en
contradiction avec l’objectif initial de la minimisation de l’énergie consommée et celle de la température.
- Le développement d’algorithmes « on-line » est un défi dans ce contexte que nous comptons également étudier.
Bibliographie :
1. Susanne Albers : Algorithms for Dynamic Speed Scaling. STACS 2011 : 1-11
2. Susanne Albers : Energy-efficient algorithms. Commun. ACM 53(5) : 86-96 (2010)
Ouverture à l'international :
Des collaborations avec des chercheurs américains (Kirk Pruhs) et grecs (Ioannis Milis) sur ce sujet existent et
devraient permettre au (à la) candidat(e) d’effectuer un séjour de recherche aux Etats Unis et/ou en Grèce.
Remarques additionnelles :
La thèse sera co-encadrée par Evripidis Bampis.
Discipline scientifique : 911 (informatique et applications)
École doctorale de rattachement : Sciences et Ingénierie
Titre : unification des approches de préemption et de threads dans les réseaux de Petri
Directeur de thèse : Hanna Klaudel
Unité de recherche : laboratoire IBISC, équipe LIS
Établissement de rattachement : université d'Évry Val d'Essonne
Mots clefs : threads, concurrence, préemption, réseaux de Petri
Résumé :
Les réseaux de Petri forment une famille riche de formalismes permettant la modélisation et l'analyse de toute
sorte de problèmes issus de domaines variés. Dans cette thèse, on s'intéresse à la représentation par des
opérations de réseaux de Petri de différents concepts issus des langages de programmation concurrents :
− les threads permettent d'écrire des programmes dans lesquels plusieurs fils d'exécution collaborent à un
but commun. On trouve les threads dans les langages de programmation classiques (Java, Ada, C,
Python, etc.) comme des extensions explicites munies d'opérations de communication et de
synchronisation (par exemple : files d'attentes, variables partagées, verrous et sémaphores) ;
− les micro-threads se rencontrent dans les langages de programmation massivement concurrents (Erlang,
Go, Stackless Python, etc.) dont le développement est plus récent. Dans ces langages, la concurrence, la
communication et la synchronisation entre de multiples activités au sein d'un programme sont
exprimées de façon plus primitives au cœur même du langage ;
− la préemption recouvre toutes les opérations permettant d'interrompre le déroulement d'un processus, de
manière temporaire (suspension/reprise) ou définitive (avortement). Elle est généralement supportée de
façon très diverse et à des niveaux très différents selon les systèmes qu'on considère.
Ces aspects sont pris en compte par différents formalismes de façon non homogène :
− les réseaux de Petri classiques expriment naturellement la concurrence de type micro-threads mais
prennent mal en compte la préemption et ne permettent pas de contraindre la concurrence à la
granularité des threads ;
− diverses extensions des réseaux de Petri permettent d'exprimer ces aspects avec des approches très
variées, chacune avec ses propres limites, et en adressant différents points de vue ;
− d'autres formalismes comme les pi-graphs utilisent également la notion de threads pour spécifier des
systèmes reconfigurables. Ce formalisme, largement inspiré des algèbres de processus, intègre
naturellement des aspects non-triviaux liés à la mobilité (liée à la préemption) et à la modularité, mais
ne s’occupe pas directement de la concurrence.
L'objectif de cette thèse est de proposer un cadre unificateur de toutes ces notions et de l'exprimer à travers un
formalisme basé sur les réseaux de Petri. Ce formalisme devra pouvoir exprimer finement les diverses notions de
concurrence et de préemption. De plus, on devra pouvoir l'appliquer à la modélisation et à la vérification de
modèles de systèmes concurrents réalistes. Pour cela, il faudra définir des techniques spécifiques prenant en
compte de façon adaptée les aspects mis en avant par le formalisme. Au cours de la thèse, un prototype d'outil de
modélisation et de vérification sera développé afin d'être appliqué à des études de cas de tailles et de complexités
importantes.
Discipline scientifique : 911 (informatique et applications)
École doctorale de rattachement : Sciences et Ingénierie
Titre : modélisation et vérification efficace de systèmes d'agents concurrents à l'aide de réseaux de Petri
Directeur de thèse : Franck Pommereau
Unité de recherche : laboratoire IBISC, équipe LIS
Mots clefs : threads, concurrent, préemption, réseaux de Petri
Les réseaux de Petri permettent de définir des modèles formels pour de nombreux types de systèmes afin d'en
analyser les propriétés. Dans cette thèse, on s'intéressera plus particulièrement à une variante de réseaux de Petri
permettant la définition structurée de modèles complexes par composition de modules plus simples. De tels
modules peuvent être définis indépendamment pour représenter le comportement de différents agents qui
interagissent. Par les compositions, on définit ensuite les relations entre les agents. Cette approche a déjà été
appliquée à la spécification et à la vérification de protocoles de sécurité dans lesquelles différents agents
honnêtes communiquent en présence d'un agent intrus.
Cette thèse a pour objectif d'étendre cette approche classique selon plusieurs directions :
− les techniques de modélisation évoquées ci-dessus ne sont pas directement conçue pour les systèmes
d'agents concurrents. Il en résulte certaines lourdeurs syntaxiques et, plus grave, une surcharge de
calculs qui augmente la difficulté de la vérification des modèles ainsi obtenus. Dans cette thèse, il
faudra donc proposer un formalisme spécifiquement adapté à ces systèmes et éliminer ces contraintes ;
− la correction des modèles est habituellement spécifiée à l'aide de logiques temporelles permettant de
décrire la succession des événements du système telle qu'on la souhaite. Cependant, ce type de logique
est insuffisante pour associer les événements à des agents particuliers ou pour décrire des notions telles
que la stratégie des agents ou leur collaboration. Cette thèse devra donc s'intéresser à des logiques plus
riches prenant en compte ces aspects ;
− la vérification est une opération très coûteuse car les modèles qu'on obtient possèdent de très nombreux
états qu'il faut tous énumérer. Différentes techniques permettent de réduire cette explosion
combinatoire. Dans cette thèse, on développera des techniques d'abstractions guidées par la propriété à
vérifier. Il s'agira de simplifier les exécution du modèle en identifiant celles qui sont équivalentes du
point de vue de la formule de logique qu'on analyse. De plus, cette abstraction devra être faite
hiérarchiquement en exploitant la structure du modèle à vérifier afin d'améliorer encore le réduction de
l'espace d'états.
En fin de thèse, on disposera d'un cadre de travail, basé sur les réseaux de Petri, permettant de modéliser
naturellement des systèmes d'agents concurrents, de spécifier leurs propriétés à l'aide d'une logique adaptée, et de
vérifier efficacement ces propriétés à l'aide de procédures spécifiques. Un prototype sera développé pour tester
concrètement la qualité des propositions et mener des études de cas sur des systèmes réalistes (de part leurs
fonctions et leurs tailles).
DS : STIC DSPT9/922
Evaluation de la signature spatiale d’un objet en environnement naturel
(avec prise en compte de la performance humaine de reconnaissance)
Directeur de thèse : S. LELANDAIS-BONADE
Laboratoire : IBISC (TADIB) – EA4526
Co-encadrant : Justin PLANTIER – Département ACSO – IRBA - Brétigny/Orge
Mots clés : Traitement des images – Analyse fréquentielle – Reconnaissance de formes – Psychophysique de la
vision
Contexte : Ce sujet s’intègre dans un programme de recherche qui concerne l’importance des composantes
locales de l’image sur la reconnaissance de formes afin de proposer une relation entre les caractéristiques
physiques de l’image (luminance, contraste, contenu en fréquences spatiales) et les performances de
l’observateur. Le département ACSO (Action & Cognition en Situation Opérationnelle) de l'IRBA (Institut de
Recherche Biomédicale des Armées) mène des travaux sur le rôle joué par les différentes gammes de fréquences
spatiales sur la perception des formes. Cette approche prend en compte le contenu fréquentiel sur l’ensemble de
l’image obtenu à partir d’une décomposition par analyse en ondelettes. Néanmoins, l’analyse de la contribution
relative des différentes composantes en fréquences spatiales de la stimulation, considérées sur l’ensemble de
l’image, ne permet pas de prédire les fluctuations dans la détection locale d'une forme dans une image. Il
apparaît nécessaire de prendre en compte le contenu en fréquences spatiales sur des zones localisées de l’image
et notamment aux abords des cibles visuelles.
Détail du sujet : A partir de données recueillies sur la performance humaine de reconnaissance d’objets
obtenues dans une étude bibliographique, le but du travail est de proposer une caractérisation de la signature
spatiale d’un objet, c’est à dire trouver les parties de l’objet dont la fréquence est invariante quel que soit le fond
sur lequel il est observé, en se basant sur l’analyse spatiale du contraste de luminance calculé à l’aide de la
transformée en ondelettes. Cette caractérisation pourra être étendue aux images de capteurs de vision nocturne
tels que des caméras infrarouge ou des systèmes à intensificateur de lumière.
Par la suite on s’attachera à extraire les parties constitutives des objets utilisées par un observateur dans une
tâche de reconnaissance. L’objectif final sera d’intégrer ces résultats dans un processus de reconnaissance
automatique. Une validation par expérimentation psychophysique sera faite pour valider cette extraction de
parties.
Profil du candidat : Compétences en traitement d’image et en informatique, les développements se feront en
Matlab ou en langage Visual C/C++ sous Windows. L’intérêt pour l’aspect psychophysique de la vision est un
point important pour la réussite de ce travail.
Collaborations envisagées : Laboratoires de sciences cognitives de l’université de Grenoble (GIPSA-LAB) et de
l’université de Sherbrooke (NECOTIS) au Canada. Un dépôt de projet ANR autour de cette problématique
interviendra en cours de thèse.
Contacts : Sylvie LELANDAIS-BONADE ou Justin PLANTIER
Téléphone : 01 69 47 73 03 ou 01 69 47 75 56
E-mail : [email protected] ou [email protected]
DS : STIC 9/922
DS : STIC DSPT9/922
Titre du sujet de thèse : Segmentation d’images cérébrales pour la détection de la maladie d’Alzheimer
Directeur de thèse : S. LELANDAIS-BONADE
Co-encadrant : C. MONTAGNE
Laboratoire : IBISC (TADIB) – EA4526
Mots clés : Maladie d'Alzheimer, traitement d'images tomographiques, segmentation, extraction de
caractéristiques, classification, prétraitements.
Contexte : De récents travaux dans le domaine du diagnostic assisté par ordinateur sur des images
tomographiques ont montré l'intérêt de nouvelles modalités d'image pour faciliter le diagnostic et le suivi des
traitements dans le cas des désordres neuro-dégénératifs liés à la maladie d'Alzheimer. Les techniques d'imagerie
médicale fonctionnelles que sont le PET et le SPECT rendent possible le diagnostic d'anomalies dans les tissus et
organes internes avant que ces déformations ne soient visibles au niveau structurel et anatomique. Ce sujet de
doctorat s'inscrit dans ce contexte. L’objectif est d’analyser automatiquement des images PET-scans afin de
permettre un diagnostic précoce de la maladie d’Alzheimer et de suivre l’évolution de cette maladie chez des
patients déjà diagnostiqués afin de permettre d’adapter au mieux les traitements proposés. Un des verrous de ce
travail est de discriminer les désordres liés au vieillissement de ceux imputables à la maladie.
Détail du sujet : Ce sujet de thèse s’inscrit dans un projet mis en oeuvre au laboratoire IBISC depuis 2 ans pour
lequel une thèse est en cours portant sur l’application de méthodes de type Non Negative Matrix Factorisation
(NMF) pour l’extraction de caractéristiques et la classification. Le travail proposé dans le cadre de ce sujet aura
pour objectif de déterminer comment une segmentation de haut niveau des images peut renforcer les résultats
obtenus par la technique NMF en permettant de cibler les zones du cerveau dans lesquelles on va extraire les
caractéristiques. Pour ce faire la thèse suivra les étapes suivantes :
1). Etude des travaux déjà menés au sein de l’équipe et recherche bibliographique sur la segmentation des
images PET-scans.
2). Détermination d’une méthode de segmentation d’images adaptée à la problématique de l’extraction des
régions du cerveau les plus touchées par les symptômes de la maladie. Etant donné la nature volumique des
données, il serait intéressant de voir si une approche de segmentation 3D est plus efficace qu’une approche 2D.
De même la recherche de prétraitements facilitant l’étape de segmentation devra être envisagée.
3). Détermination des caractéristiques jugées discriminantes pour la détection de la maladie et calcul de ces
caractéristiques dans les régions segmentées. Les caractéristiques retenues pourront être de nature
morphologique, texturale, fréquentielle…
4). Evaluation des résultats obtenus et comparaison avec les résultats antérieurs. Si nécessaire, une stratégie de
combinaison des différentes approches pourra être envisagée.
Les travaux développés dans le cadre de cette recherche seront évalués sur la base ADNI de l'UCLA. Ce sujet de
recherche s'inscrit dans la cadre d'une collaboration entre plusieurs partenaires (Université de Regensburg,
Allemagne – Université de Sherbrooke, Canada). Il nécessite donc du candidat la maîtrise de l'anglais, le sens de
la communication et le goût de la mobilité.
Profil candidat : compétences en traitement d’images et informatique. Des connaissances en ingénierie
médicale seraient appréciées.
Contacts : Sylvie LELANDAIS-BONADE ou Christophe MONTAGNE
Téléphone : 01 69 47 73 03 ou 01 69 47 75 74
E-mail : [email protected] ou [email protected]
DS : STIC DSPT9/922
Titre du sujet de thèse : Utilisation de modèles déformables 3D et de données stéréoscopiques pour la
reconnaissance de visages en environnement non contraint
Directeurs de thèse : S. LELANDAIS-BONADE (EVE) & B. DORIZZI (TSP)
Laboratoires : IBISC (TADIB) – EA 4526 &
TSP – Département Électronique et Physique, équipe Intermédia
Établissements de rattachement : Uni. d’Evry Val d’Essonne & Télécom SudParis (TSP)
Co-encadrant : D. PETROVSKA-DELACRETAZ (TSP)
Mots clefs : traitement/reconnaissance de visage ; modèles déformables 3D ; imagerie stéréo ; sélection de
variables.
Résumé : L'objectif de cette thèse est de proposer des algorithmes innovants pour le traitement des visages
(provenant de sources hétérogènes, y compris des séquences) dans des conditions semi- ou non contraintes, en
exploitant les connaissances 3D.
Sujet de thèse: La reconnaissance automatique de visages est une tâche qui devient indispensable en vision par
ordinateur dans des applications telles que la vidéosurveillance, l’interaction homme-machine, l’indexation des
films ou des documents audio-visuels, les jeux vidéo, la domotique, la télévigilance… Les algorithmes de
reconnaissance de visage 2D conduisent à des résultats satisfaisants dans des conditions simples : visages
frontaux, bonne illumination, expressions contrôlées ; c’est à dire en environnements fortement contraints qui
correspondent rarement à la réalité. De plus, les avancées technologiques et les nouveaux moyens de
communication, introduisent des complexités supplémentaires : ainsi les vidéos peuvent correspondre à des
formats et à des capteurs différents. Il reste ainsi encore des défis à relever, pour pouvoir exploiter efficacement
les images et vidéos qui sont de plus en plus omniprésentes dans notre vie quotidienne. Dans de telles conditions,
l’utilisation de modèles 3D est un atout pour prendre en compte la variabilité présente dans les images 2D
hétérogènes ; mais il y a diverses approches pour déterminer un modèle 3D du visage d’une personne et aucune
n’apparaît comme totalement satisfaisante.
Les deux équipes qui se proposent de collaborer dans cette thèse ont déjà une expérience dans ce domaine.
TSP/Intermedia possède une expertise sur l’utilisation de la méthodologie analyse-synthèse avec des modèles
statistiques 3D [zhou-icpr-2010], [zhou-these-2011], les méthodes de codage par ondelettes de Gabor [tistarellispringer-2009], [SudForg], et les méthodes de sélection efficaces de variables par modèles PSO (Particle Swarm
Optimisation) [raghavendra-pr-2011] ; tandis que IBISC/TADIB a une expertise dans l’imagerie 3D par
stéréovision, tant en vision robotique [loaiza-ieeeimm-2001] que dans le domaine de la reconnaissance de
visages [guerfi-ipta-2008]. Le travail proposé s’appuiera sur les compétences complémentaires des deux équipes
et comprendra les étapes suivantes :
1) Synthèse sur les travaux antérieurs des deux équipes et recherche bibliographique dans le domaine de la
reconnaissance de visages 2D en utilisant des informations 3D ;
2) Implémentation de méthodes de reconstruction 3D à partir d'informations stéréoscopiques et construction
d’un modèle statistique 3D ;
3) Comparaison entre reconstruction 3D à partir des images stéréoscopiques, de scanners 3D, et à partir d’une
ou plusieurs images 2D (avec la méthode analyse-synthèse avec des modèles statistiques 3D).
4) Choix de méthodes de reconnaissance de visage appropriées et évaluation des performances des algorithmes
sur des bases de données variées.
Collaborations passées : Les deux équipes impliquées ont déjà collaboré dans le cadre du projet
Technovision IV² (acquisition de la base multimodale IV² et campagne d’évaluation) [iv2], [mellakh-acivs2009].
Contacts :
Sylvie LELANDAIS-BONADE
Téléphone : 01 69 47 73 03
E-mail :
[email protected]
ou
ou
Bernadette DORIZZI
ou
01 60 76 46 54
[email protected]
Annexe : Références bibliographiques
[blanz-siggraph-1999] V. Blanz and T. Vetter. A morphable model for the synthesis of 3D faces; Proceedings
of SIGGRAPH 99, pages 187–194, August 1999.
[guerfi-ipta-2008] S. Guerfi, J.-P. Gambotto, S. Lelandais ; 3D Anthropometric signatures for face verification,
First International Workshops on Image Processing, Theory, Tools and Applications, IPTA08, Sousse,
Tunisia, 23-26 November 2008.
[iv2]
Identification par l’Iris et le Visage via la Vidéo, http://lsc.univ-evry.fr/techno/iv2/PageWeb-IV2.html
[loaiza-ieeeimm-2001] H. Loaiza, J. Triboulet, S. Lelandais, C. Barat ; Method for matching segments in
stereoscopic vision ; IEEE Instrumentation and Measurement Magazine, pp 37-42, March 2001.
[mellakh-acivs-2009]
Mellakh A., Chaari A., Guerfi S. , D’Dhose J., Petrovska-Delacrétaz D., Lelandais S.,
Colineau J., Dorizzi B.; 2D Face Recognition in the IV2 Evaluation Campaign; in Advanced Concepts for
Intelligent Vision Systems (ACIVS), Bordeaux, France; September 28 – October 2, 2009.
[petrovska-btas-2008] Petrovska-Delacrétaz D., Lelandais S., Colineau J., Chen L., Dorizzi B., Ardabilian
M., Krichen E., M.-Mellakh M., Chaari A., Guerfi S., D’Hose J., Ben Amor B.; The IV2 Multimodal
Biometric Database (Including Iris, 2D, 3D, Stereoscopic, and Talking Face Data), and the IV2-2007
Evaluation Campaign; in IEEE Second International Conference on Biometrics, (BTAS’08),
Washington DC, Arlington, USA; Sept. 29-Oct 1, 2008.
[raghavendra-pr-2011] Raghavendra. R, Bernadette Dorizzi, Ashok Rao, Hemantha Kumar ; Designing
Efficient Fusion Schemes for Multimodal Biometric System using Face and Palmprint ; Pattern Recognition,
Vol.44, No.5, pp. 1076-1088, May 2011.
[SudFrog]
SudParis Face Recognition with Gabor Features – SudFROG – open source system;
online: http://share.int-evry.fr/svnview-eph/
[tistarelli-springer-2009]
Tistarelli M., Bicego M., Alba-Castro J.-L., Gonzales-Jimenes D., Mellakh
A., Ali Salah A., Petrovska-Delacrétaz D., Dorizzi B.; 2D Face Recognition; in Guide to Biometric
Reference Systems and Performance Evaluation, Editors: Petrovska-Delacrétaz D., Chollet G., Dorizzi B.;
Publisher Springer-Verlag, London, Limited 2009, pp. 213-262, ISBN 978-1-84800-291-3, 2009.
[zhou-icpr-2010]
Zhou D., Petrovska-Delacrétaz D., and Dorizzi B. ; 3D Active Shape Model for
Automatic Facial Landmark Location Trained with Automatically Generated Landmark Points ;
20th International Conference on Pattern Recognition (ICPR), Istanbul, Turkey, August 23-26, 2010.
[zhou-these-2011] Dianle ZHOU ; Les modèles déformables 3D (3DMM) pour une modélisation photo-réaliste
et la reconnaissance de visages (défense prévue 5 Juillet 2011).
Sujet de thèse : Contribution à l’étude, mise au point et l’implantation d’un outil d’aide à la négociation
basée sur la technologie de la Réalité Virtuelle : application à l’apprentissage de la négociation
commerciale.
DS : 9
RSD : 92
Discipline : 921
Codirecteurs de thèse :
Prof. Hichem MAAREF (IBISC EA 4526 / UEVE)
Prof. Kurosh MADANI (LISSI EA 3956 / UPEC)
et
Les mécanismes (rationnels, temporels, cognitifs, psychologiques, etc.) intervenant dans le processus de la
négociation (bilatérale ou multilatérale) font de ces derniers parmi les plus complexes. De ce fait, la simulation
du comportement d’un négociateur ou d’une séquence de négociation apparaît comme un facteur majeur dans la
mise au point de stratégies de négociations, mais aussi dans la formation de négociateurs (apprentissage et
l’enseignement de l’art de négocier).
Un angle original pour aborder ce problème difficile est de considérer une négociation comme un jeu
interactif (au sens de la « théorie des jeux ») dans lequel deux (dans le cas d’une négociation bilatérale) ou
plusieurs (dans le cas d’une négociation multilatérale) agents dotés d’intelligence interagissent afin d’atteindre
un point d’équilibre stable (au sens de la « théorie des jeux »). Un certain nombre de travaux a déjà été effectué
sur ce registre. Par ailleurs, les nouvelles technologies, notamment celles relevant du domaine de la Réalité
Virtuelle, permettent d’imaginer des outils originaux et puissants pour simuler des environnements complexes et
interactifs. La présente recherche doctorale se situe à l’intersection des domaines « d’agents artificiels cognitifs »
et « de la réalité virtuelle ». Dans le cadre précité, l’objectif du travail de recherche est donc de concevoir un
outil d’aide à la négociation hybridant un système multi-agent et un système de réalité virtuelle. La validation
des concepts et l’évaluation des performances du système d’aide à la négociation escompté seront réalisées sur la
base de scénarios de négociations commerciales bilatérale (interaction acheteur-vendeur).
Mots Clés: Intelligence artificielle, négociation automatisée entre agents, stratégie de négociation, facteurs
de personnalité, orientations cognitives, réalité virtuelle.
Compétences requises du (ou de la) candidat(e) :
- bon niveau en mathématique
- bon niveau en programmation
- ouverture aux sciences cognitives
Contacts :
Hichem MAAREF : [email protected] Tél: 01 64 47 75 57
Kurosh MADANI : [email protected]
Tél : 01 64 13 46 86
DS : DSPT8 (822)
Ecole Doctorale de rattachement : SI
Directeur de thèse : Zhi-Qiang FENG, PR – [email protected]
Gérard PORCHER, MCF – [email protected]
Unité de recherche : LMEE (EA3332)
Titre du sujet de thèse : CONTRIBUTION AU DEVELOPPEMENT D’UN MOTEUR STIRLING : DE
LA COGENERATION DANS LE BATIMENT A L’AUTONOMIE ENERGETIQUE
Mots clefs : Stirling, cogénération, énergie solaire, dimensionnement, générateur électrique, régénérateur, cycle
thermodynamique, multi-physique
Dans le contexte d’une raréfaction des ressources énergétiques fossiles, après 2 siècles de « veille », le moteur
Stirling trouve enfin sa place puisque des industriels le proposent dans des systèmes de cogénération innovants.
L’objectif de cette thèse est de développer un système de cogénération à base d’un moteur Stirling dont la source
est le solaire thermique. Ce système permettra d’envisager l’autonomie énergétique de bâtiment résidentiel. Le
choix d’une architecture dite « piston libre » pour le moteur Stirling présente de nombreux avantages mais exige
une conception par modélisation numérique des phénomènes multi-physiques. Après une revue des modèles
existants nous proposons dans ce travail la modélisation complète d’une architecture de moteur très innovante.
Une approche de conception optimale sera proposée afin d’évaluer l’impact des choix sur les performances du
moteur notamment dans l’exploitation de la polyvalence du Stirling. Une fois ce travail réalisé, une étude
systémique sera demandée pour intégrer le moteur dans un pack de cogénération. Ici encore des choix seront à
faire et on étudiera l’impact de l’ajout de solutions systèmes innovantes comme l’utilisation de l’hydrogène.
Pour l’étude systémique, un rapprochement avec l’école des Mines de Paris est envisagé. Des collaborations
avec des industriels comme AUER, CNES permettront, par leur expertise métier, de s’assurer de la viabilité de
solutions techniques proposées.
Enfin, ce travail devra aboutir à la réalisation d’un prototype et d’un banc d’essai en vue d’une validation des
modèles numériques et des solutions technologiques.
Compétences requises : Ce sujet se destine à des ingénieurs ou des universitaires ayant reçu une solide
formation en mécanique mais des connaissances en thermodynamique et en modélisation numérique seront
également indispensables. Des connaissances en électromagnétisme et en mécanique des fluides seront
appréciées.
DS :
8 (Sciences pour l’Ingénieur),
DS secondaire : 811 (mécanique des solides)
École doctorale de rattachement : Sciences et Ingénierie, ED n°511
Titre : méthodes de synthèse modale pour le calcul des structures
Directeurs de thèse : Jean-Michel CROS ([email protected])
Équipe de rattachement : Laboratoire de Mécanique et d’Énergétique d’Évry (LMEE)
Résumé : l’objectif de cette thèse est de proposer et de valider des améliorations des méthodes de sousstructuration dynamique pour la simulation numérique des réponses vibratoires de structures
Mots clefs : vibrations, synthèse modale, décomposition de domaine, calcul parallèle
Description générale : les modèles utilisés pour le calcul des réponses en dynamique linéaire de structures sont
de plus en plus fins. Il est donc nécessaire de réfléchir le plus en amont possible à des stratégies algorithmiques
adaptées aux architectures parallèles des ordinateurs afin d’obtenir des résultats dans un temps raisonnable. La
sous-structuration dynamique ou synthèse modale répond à cet objectif. Cette méthode consiste à construire un
sous-espace de dimension réduite dans lequel sera projeté le problème complet. L’espace d’approximation est
engendré par quelques modes propres de chaque sous-structure auxquels on ajoute des modes pour raccorder les
sous-structures.
Plusieurs pistes seront explorées :
- conditions de raccordements
- modélisation de la masse sur l’interface entre les sous-structures
- prise en compte des modifications de la structure
- …
Compétences requises : mécanique numérique (mécanique des milieux continus, analyse numérique, simulation
numérique)
Moyens : - accès aux machines du GENCI (Grand Équipement National de Calcul Intensif),
- code de calcul parallèle développé par le LMEE
Collaborations prévues : IFSTTAR (anciennement LCPC), ONERA
Discipline :
DSPT 8 : Sciences pour l’ingénieur
RSD 82 : Mécanique des fluides, Energétique, Thermique Combustion
Code Discipline 822 : Energétique Thermique Combustion
Ecole Doctorale : Sciences et Ingénierie
Titre : Application de la sous structuration pour des problèmes d’advection – diffusion
Directeur de thèse : Olivier Quéméner
Unité de recherche : LMEE, Equipe énergétique
Résumé : L’objectif de ce travail est de développer une technique numérique modale permettant la
simulation rapide des phénomènes thermiques dans des pièces en mouvement relatif les unes par rapport aux
autres. La technique sera appliquée à l’identification de la puissance thermique dissipée lors du processus de
freinage d’un véhicule, à partir d’un banc d’essais expérimental.
Mots Clefs : Problème inverse, Réduction modale, Freinage
Les activités de l’Equipe Energétique du LMEE s’inscrivent dans la thématique des méthodes de réduction
modale en conduction thermique, qui permettent d’obtenir une réduction importante des temps calculs des
codes de simulation, tout en conservant une précision satisfaisante sur l’intégralité du domaine étudié. Un
domaine particulièrement sensible est celui du problème inverse, dans lequel il s’agit à partir de la
connaissance des conséquences (le niveau de température en certains points du domaine étudié), d’en
déterminer la cause (une sollicitation thermique). Outre son intérêt immédiat de réduction du temps calcul, la
réduction possède en outre la capacité de régulariser le problème. Dans certains cas, seule une réduction du
modèle du problème permet la résolution du problème. Dans la continuité du problème inverse, la technique de
réduction s’avère prometteuse dans le domaine du contrôle - commande de processus, puisque cette
problématique implique des calculs en temps réels. L’intérêt industriel est important, dans un objectif du
contrôle toujours plus précis de processus complexes, et de la gestion optimale des ressources énergétiques
nécessaires au process. Notre équipe a ainsi développé une technique qui lui est propre, permettant la réduction
de modèles de conduction thermique pour des applications non linéaires : c’est la méthode BERM, caractérisée
par l’utilisation de bases modales particulières, appelées les bases de Branche.
L’objectif de cette thèse s’inscrit dans la continuité des travaux de l’équipe. Il s’agit de développer la
technique modale dans un but de contrôle commande temps réel dans le cadre de process faisant intervenir des
mouvements relatifs de pièces les unes par rapport aux autres. Du point de vue théorique l’approche est liée à la
théorie des opérateurs non auto-adjoints dans un espace de Hilbert, et plus particulièrement aux propriétés de
ses bases propres. L’application développée sera un système de freinage de véhicule, dans lequel on cherche à
contrôler précisément le niveau de température en tout point du système (patin + disque + étrier), à partir d’une
simple mesure au niveau de la plaquette, et ceci en temps réel.
Une première étape sera la réalisation d’un outil numérique permettant d’adapter la technique dite de sous
structuration dans laquelle il s'agit ici de considérer un domaine non plus comme unique mais composé de sous
domaines adjacents, et pour lesquels la technique de réduction modale est appliquée au problème de pièces en
mouvement.
Une seconde étape consistera ensuite à partir de cette formulation à développer et à analyser les outils
d’indentifications adaptés. Ils permettront d’identifier le flux puis de remonter au champ complet de
température.
Enfin, une application expérimentale sera effectuée au moyen d’un banc complet de freinage, déjà
développé au laboratoire, et qui reprend toute la complexité du système utilisé pour un véhicule.
DS principal de la thèse : DPST4 Chimie
DS secondaire de la thèse : DS401 : Chimie théorique, physique, analytique
Ecole Doctorale : «Science & Ingénierie» - Numéro 511
Sujet de thèse proposé : "Compréhension des processus de dissociations induites par collision: couplage entre
spectrométrie de masse et modélisation et application à l'étude structurale de biomolécules"
Directeur de thèse : SALPIN Jean-Yves, [email protected]
Laboratoire d’accueil : Laboratoire Analyse et Modélisation pour la Biologie et l’Environnement, Université
d’Evry Val d’Essonne, CNRS UMR 8587 ; Equipe : « Structure-réactivité de biomolécules: Complexes
Organométalliques et Macromoléculaires »
Résumé : Cette thèse a pour objectif d'étudier à l'échelle microscopique, selon une approche originale couplant
des expériences de spectrométrie de masse «tandem» et des simulations de dynamique moléculaire, le processus
de dissociation induite par collision (CID), systématiquement mis en œuvre en spectrométrie de masse lors de
l'analyse structurale des biomolécules.
Description générale : L'une des thématiques du Laboratoire Analyse et Modélisation pour la Biologie et
l'Environnement (LAMBE) concerne l'étude de la réactivité en phase gazeuse de biomolécules, et la
compréhension de ces mécanismes au niveau microscopique en couplant les expériences de spectrométrie de
masse et la dynamique moléculaire. Ce sujet s’inscrit dans une ligne de recherche rassemblant les chercheurs de
l’équipe expérimentale de spectrométrie de masse, et celle des physico-chimistes théoriciens du laboratoire.
En particulier, le candidat s’intéressera à comprendre les mécanismes de fragmentation induits par collisions des
ions formés en phase gazeuse, les systèmes considérés étant à la fois étudiés par simulations et expériences.
Cette étude sera développée selon une double optique:
- d'une part fondamentale, visant à caractériser les mécanismes de fragmentation. En particulier, l'objectif
consistera à établir le lien entre les fragmentations observées expérimentalement, et celles obtenues par
simulation.
- d'autre part analytique, en mettant à profit la réactivité observée en vue de la caractérisation structurale de
molécules tels que tels que des acides aminées et des polypeptides.
Collaboration prévue: Texas Tech University, Korea National University of Education
Mots clefs : Spectrométrie de masse, dissociation unimoléculaire, réactivité chimique en phase gazeuse,
identification des biomolécules.
DS principal de la thèse : DPST4 Chimie
DS secondaire de la thèse : DS401 : Chimie théorique, physique, analytique
Ecole Doctorale : «Science & Ingénierie» - Numéro 511
Sujet de thèse proposé : Développement de nouvelles approches par spectrométrie de masse pour l’étude de
polymères synthétiques.
Directeur de thèse : William BUCHMANN, [email protected]
Laboratoire d’accueil : Laboratoire Analyse et Modélisation pour la Biologie et l’Environnement, Université
d’Evry Val d’Essonne, CNRS UMR 8587 ; Equipe : « Structure-réactivité de biomolécules: Complexes
Organométalliques et Macromoléculaires »
Résumé : L’objectif de cette thèse sera de développer de nouvelles approches analytiques par spectrométrie de
masse pour l'étude structurale de polymères synthétiques.
Mots clefs : Polymères synthétiques, analyse, spectrométrie de masse, chromatographie.
Description générale : La spectrométrie de masse des polymères synthétiques peut apporter des informations
précieuses (identification du motif de répétition, nature des terminaisons, présence de sous-produits…). Les
polymères (ou copolymères) étudiés présenteront une variété d’applications industrielles (polyéthylène glycol,
polyméthylmétacrylate, polysiloxane…). Ils pourront être étudiés seuls ou directement au sein de matrices
complexes (détergents, cosmétiques, médicaments…). Les techniques d’ionisation employées ont un rôle
primordial en déterminant la nature des ions générés, en fonction de l’énergie transmise. Une première partie de
cette thèse consistera à évaluer le potentiel analytique de techniques d'ionisation récentes (ionisation ambiante,
photoionisation à pression atmosphérique...). Les limites de ces méthodes, en termes de sensibilité, de gamme de
masse ou encore de famille de polymères accessible à l’analyse, ne sont pas encore bien connues. Les
mécanismes d'ionisation sont aussi mal compris. Une deuxième partie consistera à étudier les mécanismes de
fragmentation obtenue à partir de nouvelles techniques d'excitation des ions (transfert d'électron, irradiation
IR/UV). Ce travail sera réalisé à l'aide de divers instruments dont un spectromètre de masse LIT-Orbitrap
autorisant des expériences MSn avec des mesures de masse à haute résolution. Enfin, une technologie en plein
essor, la spectrométrie de mobilité ionique, très prometteuse pour étudier des mélanges de polymères sera mise
en oeuvre. Les données recueillies seront confrontées à celles établies à partir d’autres techniques (GPC,
diffusion de la lumière, osmométrie, spectroscopie de RMN ou IR.)
Collaboration prévue : Alexandre Guiliani (Ligne DISCO), Synchrotron SOLEIL, St Aubin.
DS principale et secondaires : DS4
ED de rattachement : "Science et Ingénierie"
Le titre du sujet proposé : "Synthèse de nouveaux polymères en étoile à cœur cyclodextrine"
Le nom du Directeur de thèse : P. Guégan
Le nom de l'unité de recherche : LAMBE, équipe Matériaux Polymères aux Interfaces
Le résumé :
De nouveaux polymères en étoile à cœur cyclodextrine sont développés dans le cadre de la réalisation
de biomatériaux fonctionnels. Ce type de synthèse nécessite une première étape de modification de cyclodextrine
de façon à générer un amorceur de polymérisation permettant la croissance de différentes branches. La
polymérisation d'un monomère cyclique sera conduite selon les conditions permettant l'obtention de conditions
vivantes et contrôlées. Un développement dans le domaine de la biologie sera conduit de façon à valoriser cette
nouvelle famille de molécules.
- Les mots clefs : Polymères cationiques, thérapie génique, polyélectrolytes, nanopores
- La description générale :
Le travail consiste à développer de nouvelles architectures de polymères. La stratégie d'utiliser un cœur
cyclodextrine comme macro-amorceur permet un contrôle de l'architecture et une grande versatilité dans les
natures des monomères utilisables. Une première approche purement fondamentale sera conduite de façon à
obtenir les familles de matériaux nécessaires aux développement ultérieurs dans des domaines de la biologie
allant du biomimétisme au transfert de gène.
- Les collaborations prévues, le rattachement à des programmes.
Plusieurs collaborations sont prévues :
- consortium "Thérapie génique synthétique-grand ouest" (AFM)
L'étudiant pourra bénéficier dans ce cadre du support nécessaire aux caractérisations biologiques de ces
matériaux. Outre les expériences de transfert de gène, l'étudiant pourra évaluer le traffiking des
polyplexes, et étudier les propriétés de transfection in vivo en lien avec la formulation et le mode
d'administration.
- Université de Sydney, Pr. S. Perrier
Dans le cadre du développement de nouveaux squelettes polymériques, une collaboration avec l'équipe
du Pr. Perrier permettra l'accès à de nouveaux polymères cationiques de structure bien définie.
Discipline Scientifique principale : CHIMIE
(Chimie et science des matériaux)
Ecole Doctorale de rattachement : S&I
Titre du sujet proposé : Matériaux nano-hybrides à base de particules métalliques supportées sur matrices
d’oxy-hydroxydes de fer – Synthèse, modifications et applications à l’analyse chimique, à la bio-catalyse et à la
dépollution.
Nom du Directeur de thèse : Ludovic LEGRAND
Nom de l'unité de recherche : Laboratoire Analyse et Modélisation pour la Biologie et l’Environnement
LAMBE UMR 8587 – Dir. Jeanine TORTAJADA – Equipe « Réactivité aux Interfaces dans l’Environnement ».
Résumé : Ce projet de recherche vise à fabriquer des nanomatériaux hybrides à base de nanoparticules
métalliques de métaux précieux à la surface de particules d’hydroxydes de fer(+II) et fer(+III), ces dernières
jouant le rôle de nano-réacteur de synthèse et de lieu de précipitation. Ces nanomatériaux hybrides seront
modifiés par différents types de traitements pour leur apporter des propriétés qui seront ajustées en fonction des
domaines d’application ciblés. Nous étudierons l’intégration de ces nanomatériaux dans quelques dispositifs
dédiés à l’analyse, capteur et biocapteur à détection électrochimique, et à la dépollution, suspension de
nanoparticules réactives.
Mots clefs : nanomatériaux hybrides – nanoparticules métalliques – rouille verte – (bio)capteur – dépollution
Les nanomatériaux hybrides connaissent un essor important depuis quelques années car ils permettent de
cumuler et d’exacerber certaines propriétés, ce qui les rend potentiellement intéressants pour de nombreuses
applications. Dans le cadre de ce projet, nous nous intéresserons aux nano-hybrides constitués de nanoparticules
métalliques (Pt, Au, Ag, Pd) déposées sur matrices d’oxy-hydroxydes de fer de type rouille verte et à leur
application dans les domaines de l’analyse et de l’environnement.
1) Synthèse : il s’agit d’une nouvelle voie de synthèse prometteuse développée récemment au laboratoire. Elle se
fait simplement dans l’eau, sans produits ou solvants toxiques, à partir des rouilles vertes, oxy-hydroxydes de
fer qui ont été très étudiés dans l’équipe. Des travaux que nous avons débutées très récemment ont déjà permis
d’obtenir des nanoparticules d’or ou d’argent métallique à la surface de particules de rouille verte carbonatée ou
sulfatée. Des études des échanges d’électrons à l’interface et des mécanismes réactionnels restent nécessaires
pour optimiser ce procédé en termes de taille et de dispersion des particules.
2) Modifications : la présence de la particule de rouille verte facilitera la manipulation du nano-hybride pendant
l’étape de modification et son élimination pourra même être aisément réalisé, si besoin. Nous envisagerons
notamment des traitements de (i) greffage de molécules complexantes sur la partie métallique à l’aide de thiols,
(ii) adsorptions de molécules, bio-molécules ou enzymes sur la partie inorganique, (iii) conversion chimique de
la partie inorganique en Magnétite (oxyde de fer magnétique).
3) Applications : Plusieurs dispositifs intégrant ces nanomatériaux hybrides seront envisagés et leur faisabilité ou
leurs performances électrochimiques seront étudiées : capteur à détection électrochimique de métaux traces,
biocapteur à détection électrochimique pour le glucose, dispositif de dépollution utilisant une suspension de
nano-hybrides rendus réactifs et contrôlable par aimantation.
Collaborations, programmes de rattachement : Labos Biologie université Evry, CEA Saclay, Programme
ANR Blanc SIMI 8, LONGCOR (2011, en cours d’évaluation).
ED de rattachement : S&I
DS principale : STIC
DOMAINE : Informatique
Titre du sujet de thèse : synthèse du monitoring et de la configuration des plateformes d’applications à base de
services dans un contexte de cloud computing
DIRECTEUR DE THÈSE : Samir Tata (TSP, Professeur)
CO-DIRECTEUR DE THÈSE : Tarek Melliti (UEVE, Maître de Conférences)
UNITÉ DE RECHERCHE : CNRS/Samovar (équipe ACMES) & IBISC (équipe LIS).
UNITÉ DE RATTACHEMENT : Université d’Evry Val d’Essonne
MOTS CLEFS : Synthèse de superviseurs, Synthèse de contrôleurs, Service computing, Cloud computing,
Monitoring automatique, Configuration automatique.
DESCRIPTION DU SUJET :
Dans un contexte de réduction des coûts des postes non directement liés à la production, d’optimisation des
processus et de diminution de la consommation énergétique, le passage au Cloud devient un enjeu important
pour la durabilité des entreprises. Le paradigme du Cloud Computing permet la livraison de ressources
(applications, plateformes, infrastructures ou réseaux) en tant que services toute en permettant le passage à
l’échelle. Lorsqu’on se place au niveau de la prestation de plateformes, trois types d’acteurs sont considérés : le
fournisseur de la plateforme (appelée Platformes as a Service ou PaaS) du Cloud, le fournisseur d’applications
déployées sur le PaaS et le consommateur final des applications déployées.
Un contrat de service est généralement négocié entre le fournisseur du PaaS et le fournisseur des applications
déployées en fonction du niveau du service souhaité. Afin de remplir les contrats, les fournisseurs de PaaS
adoptent des mécanismes de surveillance de la qualité de services et procède, en cas de dégradation, à des
actions de (re)configuration des applications déployées. Les mécanismes actuellement développés souffrent de
deux inconvénients principaux : le passage à l’échelle et la gestion sensible au métier. En effet, les mécanismes
de monitoring et de configuration sont soit centralisés soit distribués d’une manière statique et ne passent donc
pas à l’échelle. De plus, ils sont indépendants des spécificités métier des applications déployées et ne peuvent par
conséquent pas fournir des moyens de surveillance et de configuration les plus optimales.
Nous pensons qu’une assurance qualité optimale ne peut se réaliser sans avoir recours à des connaissances sur la
nature et l’architecture de l’application à surveiller. Pour cette raison nous plaçons cette thèse dans le cadre des
applications à base de services. En effet, depuis quelques années les applications à base de services ainsi que les
plateformes de leur déploiement ont gagné en homogénéité (grâce aux efforts de standardisation). Cette
homogénéité nous permettra d’aborder l’étude de l’assurance qualité de manière générique pour cette famille
d’applications et de plateformes. De plus, les langages de description des interfaces et des workflows constituent
un cadre adéquat pour mettre en place une approche à base de modèles totalement automatisée.
Le travail demandé pour cette thèse consiste donc à étudier la mise en place d’une méthode générique et
totalement automatique afin de garantir les termes d’un contrat de déploiement entre un fournisseur de PaaS et le
propriétaire d’applications. Etant donné une application à base de services, une plateforme de déploiement et un
contrat qualité de services, le travail visé par cette thèse, consistera à :
1. définir les bons indicateurs afin de surveiller les qualités de service,
2. mettre en place un algorithme de détection et de pronostic des dégradations de la qualité de service des
applications par rapport aux contrats,
3. et enfin, en cas de dégradation constatée ou pronostiquée, synthétiser un plan de reconfiguration des
paramètres de l’application afin de rectifier ou maintenir la qualité de service.
Ces trois étapes soulèvent un certain nombres de problématiques scientifique non encore (ou partiellement)
abordées dans la littérature :
- Pronostique à base de modèle de propriétés non fonctionnelles,
- Vérification (en ligne) à base de modèle de propriétés non fonctionnelles,
- Synthèse de contrôleur pour garantir des propriétés non fonctionnelle.
Les recherches à entreprendre dans le cadre de cette thèse reposeront sur les travaux de l’équipe ACMES
(Samovar/Télécom SudParis) sur la modélisation, le déploiement et le management d’applications à base de
services. Les expérimentations de cette thèse utiliseront la plateforme de Cloud de Télécom SudParis
(actuellement de 128 cœurs et bientôt de 256 cœurs). Les recherches à entreprendre dans cette thèse reposeront
aussi sur des outils de monitoring déclaratifs pour les applications à base de services (type Services Web) qui ont
été développés au sein de l’équipe LIS. Ces outils de monitoring, sont dédiés à des plateformes de déploiement
de services Web atomique/élémentaires et de service Web orchestrés/composés.
Titre du sujet de thèse : Vers une approche auto-adaptative pour la construction dynamique de contextes dans
un environnement ouvert.
Directeur de thèse : Amel Bouzeghoub (Télécom SudParis, Samovar UMR 5157)
Encadrante : Nadia Abchiche (Laboratoire IBISC, E.A, Université d’Evry Val d’Essonne)
DS principale et secondaire : 911
ED de rattachement : S&I
Résumé :
L’objectif de cette thèse est de concevoir un système flexible permettant de construire
dynamiquement des contextes dans un environnement ouvert, l'informatique ambiante (pervasive computing),
afin de proposer des services adaptés aux utilisateurs. Trois dimensions fondamentales caractérisent ce problème
: l’ouverture du système, le caractère dynamique des éléments le constituant, et son aspect distribué.
Mots clés : Systèmes multi-agents, adaptation au contexte, assistance à la personne
Le cadre applicatif de ce sujet de thèse se situe dans ce qu'on appelle les «environnements
intelligents » ou « maisons intelligentes ». Un enjeu majeur est de mettre l’intelligence ambiante au service de
l’humain et de voir comment cette intelligence peut s’insérer de façon harmonieuse dans les activités de
l’humain. Nous nous axerons particulièrement sur les applications d’assistance aux personnes dépendantes
(personnes âgées ou handicapées) pour leur offrir une meilleure autonomie, notamment en favorisant leur
maintien à domicile.
L'enjeu scientifique est la conception de systèmes informatiques capables de manière autonome, d’acquérir et
d’appliquer les connaissances sur ses utilisateurs (ou habitants) et de leur environnement, et de s'adapter à leurs
comportements ou à leurs préférences avec comme but final l’amélioration de leur expérience dans cet
environnement.
Une caractéristique importante de l'informatique omniprésente (pervasive) est l'autonomie des
interactions avec les dispositifs intelligents utilisés pour déterminer les « contextes » des utilisateurs tels que
l'emplacement actuel et futur proche, les activités, ou des signes vitaux. Dans ce cadre, la sensibilité au contexte
(context-awarness) s’intéresse à la situation d'un utilisateur et aux applications à adapter à la situation courante.
Cependant, la connaissance du contexte actuel pour de l’adaptation dynamique permet seulement de construire
des systèmes réactifs, qui sont à l’écoute des changements dans leur environnement. Pour une plus grande utilité
et plus d'assistance aux utilisateurs, les systèmes devraient plutôt s'adapter à l'avance à une nouvelle situation et
se préparer avant qu'ils ne soient effectivement utilisés. Cela exige le développement de systèmes proactifs, c'està-dire des systèmes qui permettent de prédire des changements dans leur environnement et d'agir en
conséquence.
Les nouveautés du système à concevoir consistent d'une part à une gestion décentralisée de
l'identification du contexte, et d'autre part à l'intégration de capacités d'auto-adaptation au système lui permettant
d'adapter dynamiquement les ressources afin de fournir les services adaptés aux contextes détectés et enrichir sa
vision de l'environnement. Étant donné que les systèmes multiagents ont fait leurs preuves quant à la conception
d'applications auto-adaptatives, nous étudierons, explorerons et implanterons les bases conceptuelles nécessaires
pour tenter de formaliser l'apport de telles approches.
Le travail de thèse pourra s'appuyer sur un ensemble de travaux des deux équipes encadrantes à savoir la
modélisation du contexte et des utilisateurs pour la recommandation située [1] ; et les résultats obtenus dans le
cadre du projet ANR [2] avec une approche à base de formation de coalitions dans les système multi-agents.
La plateforme HadapTIC de Télécom Sudparis devrait servir de support à des scénarios de
validation.
Bibliographie :
[1]
Bouzeghoub Amel,DO Ngoc Kien, Krug Wives Leandro, Situation--‐aware adaptive recommendation to
Assist mobile users in a campus environment. AINA '09 : The IEEE 23rd International Conference on Advanced
Information Networking and Applications, IEEE, 26--‐29 may Bradford, United Kingdom, 2009,
pp. 503--‐509, ISBN 978--‐1--‐4244--‐4000--‐9
[2]Projet ANR QuoVADis, Aide à Distance à la Vie Quotidienne pour des personnes âgées atteintes
De troubles cognitifs.(p://gsc11.cemif.univ--‐evry.fr/quovadis/index.php/accueil--‐mainmenu--‐1)

Récapitulatif des sujets de thèses SI

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