Direction scientifique
Transfert de connaissances vers l'industrie

Nos Thèses par thème

Utilisation du Machine Learning pour l'amélioration des systèmes de détection d'intrusion

DPACA (CTReg)

Autre

ecole d'ingénieur / Master 2 Informatique, mathématiques appliquées (data, machine learning)

01-09-2018

SL-DRT-18-0617

pierre-alain.moellic@cea.fr

La multiplication et la complexité croissante des attaques cyber visant des réseaux d'entreprises, des administrations ou institutions ou des systèmes industriels critiques sont devenues des problématiques de sécurité majeures. Aujourd'hui, il est indispensable de proposer des technologies capables de détecter des attaques complexes et souvent totalement inconnues notamment dans des infrastructures critiques comme les Cyber Physical Systems (CPS) aux contraintes métier et opérationnelles très fortes. Parmi les outils de protections, les systèmes de détection d'intrusion (IDS) sont progressivement devenus incontournables au même titre que les traditionnels pare-feu ou anti-virus. Malgré tout, les principales solutions proposées aujourd'hui sont loin de répondre aux menaces actuelles en particulier pour les CPS, principalement à cause d'un paradigme de détection (misuse-based IDS) ne permettant pas de détecter de nouvelles attaques. L'avenir de ces systèmes passe par le développement d'autres approches (anomaly-based IDS) et par l'utilisation d'outils d'analyse statistique et de modélisation basée sur du Machine Learning. La production académique en ce sens est de plus en plus importante, portée par l'émulation autour de l'intelligence artificielle mais les technologies proposées souffrent d'un manque de données réelles permettant d'évaluer efficacement leurs performances. Dans le contexte hautement critique des CPS dont il faudra analyser finement les architectures, les processus de supervisions et les types de menaces, la thèse cherchera à développer, notamment à partir de plateformes existantes open-source reconnues, des solutions IDS innovantes en utilisant des approches par Machine Learning et en se basant notamment sur des données réelles (issues du CEA Cadarache). La solution proposée devra répondre à des critères élevés de performances (taux de détection, taux de faux-positifs / faux-négatifs) pour prouver la pertinence de ces approches dans des infrastructures réelles.

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Microscopie hyperspectrale et tomographie en coherence optique parallèle avec un spectroimageur à transformée de Fourier statique

Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI)

Laboratoire Imagerie et Systèmes d'Acquisition

Formation générale, ou bien formation en optique et de bonnes compétences en réduction des données

01-09-2018

SL-DRT-18-0621

jean-charles.baritaux@cea.fr

En Spectroscopie à Transformée de Fourier on mesure le degré de cohérence de la lumière dans un interféromètre pour remonter au spectre. On parle de spectromètre à Transformée de Fourier statique lorsque l'interférogramme est enregistré en une seule exposition, sans déplacement de pièce mécanique. Récemment ce concept a été étendu à l'imagerie hyperspectrale pour le domaine du Spatial en utilisant un nouvel arrangement d'interféromètre statique que l'on positionne devant un capteur matriciel. Outre l'imagerie hyperspectrale, une possibilité qui reste inexplorée à ce jour est d'employer cet interféromètre pour l'imagerie par Tomographie en Cohérence Optique (OCT). Dans la thèse, qui est une collaboration entre l'Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG) et le CEA Leti, nous proposons d'étudier cette nouvelle méthode d'imagerie OCT. On pourra également envisager de coupler les deux modalités (OCT et imagerie hyperspectrale) dans un système d'imagerie rapide permettant d'adresser de nombreuses applications santé et en imagerie du vivant. L'étudiant développera un système de microscopie autour de ce nouveau concept d'imageur ainsi que les outils numériques de traitement des interférogrammes. Ce sujet s'adresse à un étudiant avec une formation en optique et de solides compétences en traitement des données, ou bien un étudiant avec une formation générale. Un fort intérêt pour la biophotonique et l'imagerie du vivant est attendu.

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Dimensionnement de nouvelles architectures multisources X et développement des algorithmes de reconstruction par tomosynthèse

Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI)

Laboratoire Détecteurs

Mathématiques appiquées - Traitement information

01-09-2018

SL-DRT-18-0625

vincent.moulin@cea.fr

L'arrivée imminente sur le marché de nouvelles multi-sources X va permettre de disposer facilement de nombreux angles de vue supplémentaires qui, via une reconstruction par tomosynthèse, permettront d'obtenir des images 3D des objets inspectés. Cette modalité d'examen peut répondre au besoin de nombreuses applications pour lesquelles la radiographie (projection 1D de l'objet) est trop limitée et la tomographie (imagerie 3D) trop contraignante à mettre en ?uvre. L'objectif de la thèse consiste à d'une part imaginer et simuler les premières architectures de système multi-source, d'autre part à mettre en ?uvre et faire évoluer les algorithmes de reconstruction adaptés pour obtenir les meilleures performances d'imagerie 3D. Le profil du candidat recherché pour cette thèse est orienté "Traitement de l'information" avec toutefois une connotation "Physique" pour la compréhension des phénomènes d'interaction rayonnement ? matière.

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Nanosystèmes piézoélectriques flexibles: conception, assemblage et tests d'une matrice de capteurs intégrés

Département Systèmes

Laboratoire Autonomie et Intégration des Capteurs

M2 nanophysique avec une composante électronique et ingénierie des systèmes ou vice-versa : physique du solide, nanotechnologies, architectures électroniques et programmation, expérimentation et simulations (COMSOL)

01-09-2018

SL-DRT-18-0626

elise.saoutieff@cea.fr

Cette thèse vise à mettre en ?uvre une matrice de nanocapteurs piézoélectriques flexibles permettant la reconstruction en 3D d'un champ de force ou de déformation. Les capteurs, à base de nanofils de GaN obtenus par croissance organisée, sont réalisés et assemblés au CEA. Le candidat développera les aspects expérimentaux qui comprendront la fabrication et l'assemblage des capteurs et réseaux de capteurs (matrice) par la maîtrise des procédés de croissance et de dépôt, les premières couches d'électronique flexible (connectique), l'intégration du système sur objet (mécatronique) et enfin l'extraction et le traitement des signaux par le biais d'une électronique de lecture dédiée, à concevoir en s'appuyant sur les compétences du laboratoire d'accueil. En parallèle, le candidat mènera à bien des études relevant de la recherche fondamentale, comme par exemple la compréhension des phénomènes de transfert mécanique entre le nanofil et son environnement et l'effet sur le signal généré en déformation, ou l'étude du couplage piézoélectrique / pyroélectrique au sein du nanofil. Il pourra en cela s'appuyer sur des outils de modélisation multi-physique mis à sa disposition. Enfin, des investigations centrées sur le choix des matériaux et la caractérisation de leurs propriétés mécaniques, thermiques, optiques et électriques pour le cas d'application envisagé pourront être menées. D'une façon plus générale, cette thèse fournira ainsi l'opportunité de développer des solutions applicables dans divers domaines tels que les capteurs d'impacts et de déformation pour la maintenance prédictive, les surfaces sensibles ou la peau électronique.

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Apprentissage automatique et exploitation de la parcimonie pour la génération de signaux réalistes avec applications à la simulation temps réel en contrôle non destructif

Département Imagerie Simulation pour le Contrôle (LIST)

Laboratoire Simulation et Modélisation en Electro-magnétisme

Mathématiques ou Physique appliquée

01-10-2018

SL-DRT-18-0628

roberto.miorelli@cea.fr

De nombreuses approches sophistiquées existent de nos jours pour la simulation de configurations complexes dans le domaine du contrôle non destructif (CND). La complexité peut venir de la géométrie de la pièce, c'est le cas par exemple pour la fabrication additive, ou de sa composition, dans le cas des aciers industriels ou des matériaux composites notamment. Ces aspects motivent de nombreux efforts de recherche dans différents domaines, toutefois il existe d'autres facteurs, dits environnementaux, pouvant avoir un impact important sur les signaux mesurés. Parmi ceux-ci, qui sont nettement moins étudiés du point de vue de leur effet sur les mesure de CND, on peut citer les dérives en température ou les perturbations électromagnétiques dus à des installations environnantes. Il peut également s'agir d'effets non pris en compte par le modèle théorique utilisé. Ces effets entraînent une variabilité des mesures (en terme de répétabilité) voire un biais qui résulte en un désaccord parfois important entre expérimentation et simulation. Il est difficile de définir ou de décrire de manière théorique l'écart séparant les prédictions issues d'un modèle physique de mesures en conditions industrielles, tant les sources de variabilité et de perturbation sont nombreuses et diverses. Le sujet de thèse proposé consiste à exploiter des données expérimentales afin de caractériser cet écart, souvent appelé « bruit de mesure », pour le réinjecter dans le modèle de simulation. L'implémentation des outils correspondant se focalisera sur des applications de CND par ultrasons et courants de Foucault pour l'inspection de pièces métalliques ou composites. L'approche proposée repose d'une part sur les concepts d'apprentissage statistique ('apprentissage supervisé ou non, apprentissage d'une base de dictionnaire, apprentissage profond) d'une part, et sur un ensemble de modèles physiques (semi-analytiques, numériques ou hybrides) développés au CEA LIST pour la simulation de procédés de CND. Tout d'abord, des descripteurs du bruit de mesure seront identifiés par comparaisons de données simulées et réelles, puis ceux-ci seront « appris » sur un jeu de mesures expérimentales afin d'obtenir un générateur temps réel, qui sera utilisé pour augmenter le signal physique simulé avec le modèle physique. En couplant cette contribution avec des métamodèles de simulation, remplaçant les modèles physiques parfois coûteux en temps de calcul, un simulateur réaliste et temps réel, fidèle aux mesures observées en pratique dans des conditions particulières, peut ainsi être obtenu. Les résultats attendus de ce projet ambitieux sont nombreux. Premièrement, des modèles physiques pourront être adaptés à différentes conditions expérimentales pour gagner en fidélité, du moment qu'un jeu de données représentatif est disponible. On peut ainsi espérer une amélioration des performances de diagnostic en ligne et d'estimations de paramètres. D'autre part, ce type de modèle peut être utilisé dans des outils de formation, où il fournira en temps réel des signaux réalistes correspondant à différents types d'endommagement. Finalement, la prise en compte de conditions réelles de mesure permettra l'amélioration de l'étude de la fiabilité des méthodes de contrôle, en affinant la description de la variabilité des procédés par intégration de phénomènes non directement modélisés mais observés en pratique.

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Modification de circuits électroniques avec l'utilisation de rayons X et d'un FIB

Département Systèmes

Centre d'Evaluation de la Sécurité des Technologies de l'Information

Ingénieur ou master

01-10-2018

SL-DRT-18-0633

stephanie.anceau@cea.fr

La compréhension et la fabrication de composants électroniques intégrés nécessite des outils pour modifier le fonctionnement de ceux-ci en phase de post-production. Une défaillance du circuit ou un bug fonctionnel peut nécessiter de modifier le comportement du composant afin d'investiguer le problème rencontré. Cette modification du circuit est classiquement réalisée par l'utilisation d'un appareil FIB (Focused Ion Beam). Cet appareil permet de graver les matériaux et de déposer des isolants ou conducteurs, ce qui permet de modifier un circuit électronique en altérant les niveaux métalliques d'interconnexion et en re-déposant des nouvelles connexions. Cette opération est appelée édition de circuit (circuit edit) : un circuit électronique peut alors être ?édité?, c'est à dire modifié après sa fabrication. Des expérimentations préliminaires sur une ligne de lumière focalisée du synchrotron ESRF de Grenoble ont permis de montrer que l'utilisation de rayons X permet de forcer de façon semi-permanente l'état d'un transistor NMOS et d'une cellule mémoire unique de type Flash et EEPROM dans un circuit électronique. Cette preuve de concept a été réalisée sur un circuit CMOS de nouvelle génération (45nm). La focalisation de 50 nm permet de viser un transistor NMOS unitaire. Les technologies les plus agressives actuellement (< 20 nm) pourraient être adressées par cette technique, même avec une focalisation de 50 nm. Contrairement à un FIB, ce qui est modifié dans le circuit est l'état d'un (ou plusieurs si nécessaire) transistor(s), et non pas l'interconnexion des transistors. La modification est semi-permanente car elle peut être effacée par un simple recuit thermique. Cette modification est donc réversible et effaçable. Cette nouvelle technique d'édition de circuit est prometteuse. L'objectif de cette thèse est d'explorer et développer cette nouvelle technique de modification de circuit en utilisant un faisceau focalisé de rayons X avec le synchrotron. Parmi les points clés à étudier, notons le repérage précis des transistors N à attaquer par l'utilisation conjointe d'un scan en fluorescence et d'un GDS du circuit, le recuit in situ, La modification d'un unique transistor P, l'adaptation à des technologies agressives, la possibilité de travailler sans préparation au travers d'un boîtier. D'autre part, une exploration des possibilités de perturbations par rayons X sans le synchrotron sera effectuée à l'aide de la fabrication d'un cache en plomb et tungstène à l'aide du FIB. Lors du déroulement de cette thèse, le candidat aura accès à des créneaux de lumière à l'ESRF.

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