Direction scientifique
Transfert de connaissances vers l'industrie

Nos Thèses par thème

Apports de l'analyse conjointe des paramètres cinématiques de l'écriture, de l'activité cérébrale et oculométrique dans des modèles supervisés pour l'aide au diagnostic de la dysgraphie chez l'enfant

Département Systèmes

Laboratoire Signaux et Systèmes de Capteurs

ingenieur, machine learning, traitement du signal

01-10-2019

SL-DRT-19-0443

etienne.labyt@cea.fr

Les troubles de l'écriture, appelés « dysgraphies », concerneraient 5 à 10% des enfants d'âge scolaire (Smits-Engelsman et al, 2001; Danna et al, 2016). Actuellement le diagnostic de la dysgraphie est basé sur un test relativement subjectif, le BHK. Le diagnostic, souvent très tardif, de ces troubles conduit à des situations d'échec scolaire. Leur diagnostic précoce est donc essentiel. La littérature décrit relativement bien les dysgraphies d'un point de vue moteur (Danna et al, 2013; Smits-Engelsman & Galen, 1997; Hamstra-Bletz & Blöte, 1993), mais très peu de données concernant l'activité cérébrale ou oculomotrice sont disponibles. Récemment, un premier algorithme permettant de détecter une partie des enfants dysgraphiques a été développé (Asselborn et al, 2018), mais cet outil présente des limitations technologiques empêchant son utilisation pour le diagnostic. Dans le cadre du projet soutenu par le programme Bottom Up, nous avons acquis une large base de données d'écriture d'enfants typiques et dysgraphiques et avons développé des algorithmes basés sur l'analyse des traces écrites, et identifier des paramètres cinématiques discriminatifs des enfants dysgraphiques. Les performances atteintes par nos algorithmes en termes de détection de la dysgraphie sont de l'ordre de 85%. L'objectif de la thèse proposée est d'analyser l'évolution de l'écriture chez l'enfant typique et dysgraphique sur la base de 3 mesures conjointes: les paramètres cinématiques de l'écriture, l'activité cérébrale mesurée par EEG, l'activité oculomotrice mesurée par Eye Tracking et d'évaluer, à partir de ces données, l'apport de features issues de l'EEG et de l'oculométrie dans les modèles supervisés. La finalité est de développer un nouvel outil d'aide au diagnostic de la dysgraphie entièrement informatisé et fiable.

Conception, développement et évaluation de dispositifs intégrés de détection et de quantification de particules ultrafines dans l'air

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire de Nanocaractérisation et Nanosécurité

Ingénieur et/ou Master recherche en sciences des matériaux, science des aérosols et/ou génie électrique

01-09-2019

SL-DRT-19-0464

simon.clavaguera@cea.fr

Domaine de recherche : La mesure de la qualité de l'air est un enjeu sociétal qui conduit à de fortes attentes de la part de la population. Peu de solutions ergonomiques et fiables permettent le suivi de l'exposition particulaire sur une large gamme de taille. De nombreux capteurs optiques existent mais répondent aux particules de taille supérieure à 300 nm en fournissant des équivalents en concentration massique (PM10 et PM2.5). Ainsi les outils performants, bas coût et couvrant toute la large gamme des aérosols inhalables font défaut aujourd'hui. Ceci est révélateur d'un fort potentiel de valorisation. Résumé du sujet : Nous nous proposons donc de développer des microcapteurs de particules offrant une sélection granulométrique sur la gamme 5-300 nm qui permettraient également de déterminer la composition chimique des particules collectées. Cette thèse a ainsi pour objectif de développer et d'évaluer, théoriquement et expérimentalement, les performances d'un dispositif intégré de détection et de quantification de particules basé sur le principe de charge par diffusion d'ions. Les phénomènes de charge et de pertes éventuelles des particules feront l'objet d'une étude particulière. Le dispositif visé permettra de trier les particules selon leur mobilité électrique, de les déposer sélectivement sur un substrat selon des anneaux concentriques et de les quantifier en temps réel à l'aide d'électromètres et d'un algorithme de traitement du signal adapté. Différentes métriques d'intérêt seront explorées telle que la concentration exprimée en nombre, en masse et en LDSA (lung-deposited surface area concentration). Nous proposons, en outre, le développement et l'évaluation sur le terrain d'un système simplifié permettant de suivre plusieurs canaux d'intérêt (5-20nm ; 20-100 nm ; 100-300 nm) afin de proposer une solution capable d'identifier des sources de particules ultrafines en temps réel (application à la pollution urbaine).

Amélioration de la captation du CO2 par les microalgues via une approche combinant génétique, métabolique et biotechnologie

DPACA (CTReg)

Autre

biologie végétale, biotechnologie, microbiologie

01-10-2019

SL-DRT-19-0471

florian.delrue@cea.fr

L'amélioration de la captation du CO2 par les microalgues représente un défi majeur pour l'industrie en développement des microalgues. Cette amélioration suscite un grand intérêt car elle permettra d'augmenter considérablement la productivité en biomasse des microalgues, de réduire les coûts de l'étape de culture et également d'augmenter la capacité de bioremédiation des fumées industrielles des microalgues. Des souches de microalgues présentant des taux de photosynthèse élevés ont été obtenus lors de précédents travaux. Au cours de ce projet de thèse, elles seront étudiées pour leur capacité accrue à capter le CO2. Les souches les plus performantes seront caractérisées de manière approfondie. Tout d'abord, une approche génétique sera menée à travers des essais de complémentation. Ensuite, les métabolites produits pendant la photosynthèse seront déterminés et mesurés afin de produire un schéma permettant de comprendre les raisons de l'amélioration de la fixation de CO2. Enfin, ces mutants seront cultivés dans des photobioréacteurs entièrement instrumentés pour adopter une approche biotechnologique. Cette approche utilisant des techniques diverses et complémentaires (génétique, métabolique et processus) permettra une meilleure compréhension de la captation du CO2 par les microalgues.

Renforcement de la sécurité inter-couches des protocoles de communication sans fil véhiculaires

Département Systèmes

Laboratoire Communication des Objets Intelligents

Master 2 Recherche (Systèmes et protocoles de communication sans fil, Télécoms, Cyber sécurité...)

01-10-2019

SL-DRT-19-0515

benoit.denis@cea.fr

La connectivité véhiculaire sans fil (ou V2X pour Vehicle to Everything) apparaît aujourd'hui comme un ingrédient essentiel des futurs systèmes de transport intelligents connectés (C-ITS) (ex. véhicule autonome, sécurité des usagers vulnérables de la route, coordination de flotte, cartographie et Internet des Objets véhiculaire?). A titre d'exemple, on pourra citer la technologie ITS-G5, qui repose sur le standard radio IEEE 802.11p à 5.9 GHz, ou encore la technologie C-V2X/LTE-V, qui se présente comme une adaptation de solutions cellulaires 4G au contexte véhiculaire (standard en cours de définition). Mais les modes de transmission V2X envisagés reposent le plus souvent sur une diffusion indifférenciée d'information (c.-à-d., destinée à toucher le plus grand nombre de véhicules alentours) et se trouvent ainsi naturellement exposées (ex. avec des canaux fréquentiels de contrôle fixes et connus publiquement). Aussi, de nombreux types d'attaque sont aujourd'hui envisagés, allant jusqu'au déni de service (ex. brouillage, injection/interception de messages, usurpation d'identité?). Jusqu'à présent, les méthodes de sécurisation mises en avant dans ce contexte s'appuient pour l'essentiel sur des approches conventionnelles à base de cryptographie (c.-à-d., utilisant des clés, des pseudonymes, des signatures non-spécifiques). D'une part, les fonctions et paramètres de base (i.e., primitives, graines, algorithmes?), qui sont sélectionnées de manière statique, peuvent s'avérer mal dimensionnées en fonction du contexte d'usage. D'autre part, le surcoût cryptographique engendré (en termes de complexité calculatoire et d'accès au réseau c?ur) est de nature à dégrader fortement la latence -pourtant critique- des systèmes véhiculaires à protéger, ce qui peut s'avérer rédhibitoire pour certaines applications. Dans le cadre de cette thèse, on se propose donc de définir de nouveaux mécanismes de sécurité tirant conjointement profit des différentes couches du protocole radio V2X et du contexte applicatif véhiculaire (ex. « furtivité » de l'allocation de ressources radio et/ou ordonnancement pseudo-aléatoire de l'accès, pseudo-périodicité des messages par le biais de modèles de trafic réduisant la prédictibilité des paquets over-the-air, évaluation de la confiance des tiers via un contrôle de la cohérence/conformité d'informations applicatives échangées...), tout en complétant/renforçant les schémas sécuritaires actuels. L'étude comprendra une première phase d'analyse du risque au regard des spécifications V2X actuelles. Certaines des méthodes proposées pour contrecarrer les attaques les plus critiques seront évaluées à partir de simulations et de données expérimentales.

Vers la détection du ppt grâce à des résonateurs graphène à transduction optomécanique

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Composants Micro-Capteurs

Formation généraliste physique / Nanosciences / Matiere condensée

01-09-2019

SL-DRT-19-0516

thomas.alava@cea.fr

Combinant à la fois un rapport surface sur volume ultime, une très faible masse et un module d'Young très élevé, le graphène s'annonce comme le matériau de choix pour le développement des prochains NEMS destinés à la détection nano-gravimétrique. Dans cette thèse il s'agira de réaliser un prototype de NEMS graphène résonant pour des applications de détections de masse (gaz, particules ou biologie). Les techniques usuelles de transduction des NEMS silicium sont difficilement transposables au résonateurs graphène dont le développement souffre actuellement de l'absence d'une stratégie de transduction efficace. Nous nous proposons de combiner les avantages d'un résonateur graphène à la transduction optomécanique du mouvement de celui-ci pour réaliser un capteur pouvant détecter des masses de l'ordre du Dalton ou des concentrations gazeuses inférieures au ppb. Ces résolutions sont à l'heure actuelle inatteignables par les technologies NEMS silicium.

Micro-miroir pour le LIDAR dans le véhicule autonome

Département Composants Silicium (LETI)

Labo Composants Micro-actuateurs

Physicien, Mécanicien

01-09-2019

SL-DRT-19-0521

laurent.mollard@cea.fr

Les MEMS optiques (MOEMS) sont de plus en plus demandés, en particulier pour la voiture autonome, qui doit avoir des possibilités de cartographie afin de détecter les obstacles (comme un LIDAR - "LIGHT Detection And Ranging"). Il consiste à balayer l'environnement avec un faisceau laser et à mesurer la distance entre le LIDAR et le point où est réfléchi le laser. Un micro-miroir peut remplir avantageusement cette fonction, assurant la compacité du système et un faible coût de production. Le but de cette thèse sera de développer des micro-miroirs 1D et 2D, capable de scanner l'espace suivant deux directions perpendiculaires pour une application LIDAR compact. Pour cela, il s'agira tout d'abord de se familiariser avec l'état de l'art sur les micro-miroirs afin de comprendre les spécifications liées à l'application ainsi que leurs faiblesses. Puis à partir de ces spécifications, le candidat devra investiguer le principe d'actionnement piézo-électrique, avec des matériaux ferroélectrique (ie PZT) et non-ferroélectrique (ie AlN), et définir au vu des spécifications l'intégration de ces matériaux. Suite à ces études préliminaires, et en parallèle de l'étude expérimentale des micro-miroirs 1D existants, le candidat devra travailler à l'étude et la modélisation analytique du comportement dynamique des micro-miroirs 1D et 2D ainsi que leurs modélisations par éléments finis sous COMSOL. Ces deux approches seront développées en parallèle. Dans ce cadre, des designs dits à amplification mécanique seront étudiés, afin de pallier au faible débattement de l'actionnement piézo-électrique par un design adapté. Le design et la modélisation devront également prendre en compte la possibilité d'avoir un effet piston du micro-miroir (ie un déplacement selon Z), ce qui permettrait un contrôle de la phase de l'onde réfléchie. De même, la non-linéarité du matériau devra être abordée lors du design, par l'incorporation, par exemple de sonde piézo-résistive ou de contrainte, permettant le suivi, en temps réel, du micro-miroir lors de l'actionnement. De manière générale, une commande des micro-miroirs par boucle de rétrocontrôle devra être étudiée et mise en place pour optimiser leur adressage. La réalisation des micro-miroirs sera assurée par la plateforme technologique du CEA/LETI. Le candidat participera au suivi de cette fabrication puis effectuera les caractérisations électromécaniques et optiques des dispositifs afin de les comparer aux spécifications visées. Le candidat participera ainsi à la mise en place d'un banc de caractérisation optique dédiée à ces micro-miroirs, permettant la mesure des paramètres physiques (angle optique, fréquence?) Enfin, l'étudiant proposera toutes les pistes et nouvelles architectures susceptibles d'améliorer les performances de ces dispositifs en vue d'une seconde phase d'optimisation. Les notions de packaging et contraintes d'intégration dans un système fonctionnel devront être prises en compte, ainsi que la gestion de la thermique liée à l'impact de la source laser sur le micro-miroir, et ce dès la phase de conception du micro-scanner afin de faciliter son intégration dans un futur démonstrateur.

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