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SUMMARY:PhD Defense: Shakeel Ahmad Sheikh
DESCRIPTION:Shakeel Ahmad Sheikh (Multispeech) will defend his thesis on Friday\, February 24th at 10 am in room C005. \nHis presentation is entitled « Deep Learning for Stuttering Detection ». \nJury Members:Reviewer: Corinne Fredouille\, Professor\, University of Avignon\, LIA\, FranceReviewer: Benjamin Lecouteux\, Professor\, University of Grenoble Alpes\, LIG\, FranceExaminer: Armelle Brun\, Professor\, Université de Lorraine\, LORIA\, FranceInvitee: Fabrice Hirsch\, Professor\, University of Paul-Valery Montpellier\, Praxiling\, FranceInvitee: Md Sahidullah\, Ex Research Scientist\, Inria\, FranceDirector of thesis : Slim Ouni\, Associate Professor\, University of Lorraine\, LORIA\, France \n\n\nAbstract:\n \nStuttering is a speech disorder that is most frequently observed among speech impairments and results in the form of core behaviours. The tedious and time-consuming task\nof detecting and analysing speech patterns of persons who stutter (PWS)\, with the goal of rectifying them is often handled manually by speech therapists\, and is biased towards\ntheir subjective beliefs. Moreover\, the ASR systems also fail to recognize the stuttered speech\, which makes it impractical for PWS to access virtual digital assistants such as Siri\, Alexa\, etc.\n \nThis thesis tries to develop audio based  stuttering detection (SD) systems that successfully capture different variabilities from stuttering utterances such as speaking styles\, age\,\naccents\, etc.\, and learns robust stuttering representations with an aim to provide a fair\, consistent\, and unbiased assessment of stuttered speech.\n \nWhile most of the existing SD systems use multiple binary classifiers for each stutter type\, we present a unified multi-class StutterNet capable of detecting multiple stutter types.\nApproaching the class-imbalance problem in stuttering domain\, we investigated the impact of applying weighted loss function\, and\, also presented Multi-contextual (MC) Multi-branch\n(MB) StutterNet to improve the detection performance of minority classes. \n \nExploiting the speaker information with an assumption that the stuttering models should be invariant to meta-data such as speaker information\, we present\, an adversarial\nmulti-task learning (MTL) SD method that learns robust stutter discrimintaive speaker-invariant representations.\n \nDue to paucity of unlabelled data\, the automated SD task is limited in its use of large deep models in capturing different variabilities\, we introduced the first-ever SSL framework\nto SD domain. The SSL framework first trains a feature extractor for a pre-text task using a large quantity of unlabelled non-stuttering audio data to capture these different variabilities\,\nand then applies the learned feature extractor to a downstream SD task using limited labelled stuttering audio data.
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SUMMARY:PhD Defense: Yang You
DESCRIPTION:Yang You (Larsen) will defend his thesis on Wednesday February\, 22nd at 9.30 am in room A008. \nHis presentation will be in English and is entitled « Probabilistic Decision-Making Models for Multi-Agent Systems and Human-Robot Collaboration ». \n\n\nThesis Commitee\n– Reviewers:\nAbdel-Illah MOUADDIB\, Université de Caen Normandie\, France\nAdriana TAPUS\, ENSTA Paris\, France\n– Examiners:\nArmelle Brun\, Université de Lorraine\, France\nCaroline Chanel\, ISAE-SUPAERO\, France\n– Thesis supervisors:\nOlivier Buffet\, INRIA Nancy\, France\nVincent Thomas\, Université de Lorraine\, France\n– Invited:\nRachid Alami\, LAAS-CNRS\, France\n\nAbstract\n\nIn this thesis\, using Markov decision models\, we investigate high-level decision-making (task-level\nplanning) for robotics in two aspects: robot-robot collaboration and human-robot collaboration.\n\nIn robot-robot collaboration (RRC)\, we study the decision problems of multiple robots involved to\nachieve a shared goal collaboratively\, and we use the decentralized partially observable\nMarkov decision process (Dec-POMDP) framework to model such RRC problems. Then\, we propose\ntwo novel algorithms for solving Dec-POMDPs. The first algorithm (Inf-JESP) finds Nash\nequilibrium solutions by iteratively building the best-response policy for each agent until no\nimprovement can be made. To handle infinite-horizon Dec-POMDPs\, we represent each agent’s\npolicy using a finite-state controller. The second algorithm (MC-JESP) extends Inf-JESP with\ngenerative models\, which enables us to scale up to large problems. Through experiments\, we\ndemonstrate our methods are competitive with existing Dec-POMDP solvers.\n\nIn human-robot collaboration (HRC)\, we can only control the robot\, and the robot faces uncertain\nhuman objectives and induced behaviors. Therefore\, we attempt to address the challenge\nof deriving robot policies in HRC\, which are robust to the uncertainties about human behaviors.\nIn this direction\, we discuss possible mental models that can be used to model humans in an HRC\ntask. We propose a general approach to derive\, automatically and without prior knowledge\, a\nmodel of human behaviors based on the assumption that the human could also control the robot.\nFrom here\, we then design two algorithms for computing robust robot policies relying on solving\na robot POMDP\, whose state contains the human’s internal state. The first algorithm operates\noffline and gives a complete robot policy that can be used during the robot’s execution. The\nsecond algorithm is an online method\, i.e.\, it plans the robot’s action at each time step during\nexecution. Compared with the offline approach\, the online method only requires a generative\nmodel and thus can scale up to large problems. Experiments with synthetic and real humans\nare conducted in a simulated environment to evaluate these algorithms. We observe that our\nmethods can provide robust robot decisions despite the uncertainties over human objectives and\nbehaviors.\n\nIn this thesis\, our research for RRC provides a foundation for building best-response policies\nin a partially observable and multi-agent setting\, which serves as an important intermediate step\nfor addressing HRC problems. Moreover\, we provide more flexible algorithms using generative\nmodels in each contribution.
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SUMMARY:Soutenance de thèse de Tulika Bose (Multispeech)
DESCRIPTION:Tulika Bose (Multispeech) soutiendra sa thèse intitulée « Apprentissage par Transfert pour la Détection de Langage Abusif » le lundi 30 janvier à 14h00 à la salle A008 du Loria.\nRésumé :\nLa prolifération des médias sociaux\, en dépit de ses multiples avantages\, a conduit à une augmentation de la propagation de propos  abusifs. Les modèles d’apprentissage profond pour la détection de propos abusifs ont montré de bonnes performances quand les corpus de train et de test sont issus d’une même collecte\, mais sont nettement moins performants si la distribution des données de test diffère de celle des données d’entraînement (cross-corpus). De plus\, l’entrainement de ces modèles nécessitent une quantité considérable de données étiquetées coûteuses. Cette thèse étudie le problème de l’apprentissage par transfert pour la détection de propos abusifs et explore diverses solutions pour améliorer le transfert de connaissances dans des scénarios de cross-corpus. Tout d’abord\, nous cherchons à savoir si la combinaison de représentations de modèles thématiques avec des représentations contextuelles peut améliorer la généralisabilité des modèles. Ensuite\, nous explorons certaines approches populaires d’adaptation de domaine non supervisée (UDA unsupervised domain adaptation) issues de la classification des sentiments pour la détection de propos abusifs. Notre analyse révèle leurs limites et souligne le besoin de méthodes d’adaptation efficaces adaptées à notre tâche. Comme troisième contribution\, nous proposons deux approches d’adaptation de domaine avec un mécanisme de raffinement dynamique utilisant des attributions de caractéristiques\, qui sont des explications post-hoc du modèle. En particulier\, nous étudions le problème des corrélations fallacieuses spécifiques au corpus qui limitent la généralisation des classificateurs pour la détection des discours de haine\, une sous-catégorie des propos abusifs. Enfin\, nous proposons une nouvelle méthode d’apprentissage pour transférer les connaissances d’un grand corpus source vers un petit corpus cible dans le cas des discours de haine. Nous incorporons des informations de voisinage avec une méthode de transport optimal (optimal transport) qui permet d’exploiter la géométrie de l’espace d’apprentissage. En alignant les distributions conjointes des plongements lexicaux (embeddings) et des étiquettes des voisins\, nous obtenons des améliorations substantielles pour des corpus de discours haineux de petite taille. \nJury\n\n\n\nDirecteurs de thèse:\n\n\n\nIrina ILLINA\, Maître de conférence\, Université de Lorraine\nDominique FOHR\, Chargé de Recherche\, CNRS\, LORIA-INRIA\n\nRapporteurs:\n\nBjörn GAMBÄCK\, Professeur\, Université Norvégienne des Sciences et Technologies\nVeronique HOSTE\, Professeur\, Université de Ghent\n\nExaminateurs :\n\nBenjamin LECOUTEUX\, Professeur\,  Université Grenoble Alpes\nBenoit FAVRE\, Professeur\, Aix Marseille Université\, France\nClaire GARDENT\, Directrice de Recherche\, CNRS\, LORIA-INRIA\nAngeliki MONNIER\, Professeur\, Université de Lorraine\, CREM\n\n\n 
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SUMMARY:Soutenance de thèse de Adrien Hammer (Resist)
DESCRIPTION:Adrien Hammer (Resist) soutiendra sa thèse intitulée « Méthodes de détection pour la sécurité des sytèmes IoT hétérogènes »\, le 17 janvier 2023 à 14h00 en salle A008 du Loria.\nRésumé :\nCette thèse porte sur de nouvelles méthodes de détection pour la sécurité des systèmes IoT hétérogènes\, et s’inscrit dans le cadre du projet européen SecureIoT. Nous avons tout d’abord proposé une solution utilisant le process mining couplé à un pré-traitement des données\, pour construire des modèles de comportement et identifier des anomalies à partir de données hétérogènes. Nous avons évalué cette solution à partir de jeux de données issus de plusieurs domaines d’applications différents : véhicules connectés\, industrie 4.0\, robots d’assistance. Cette solution permet de construire des modèles plus facilement compréhensibles. Elle obtient des meilleurs résultats de détection que d’autres méthodes usuelles\, mais demande un temps de traitement plus long. Pour réduire ce dernier sans dégrader les performances de détection\, nous avons ensuite étendu notre méthode à l’aide d’une approche ensembliste\, qui permet de combiner les résultats de plusieurs méthodes de détection utilisées simultanément. En particulier\, nous avons comparé différentes stratégies d’agrégation des scores. Nous avons aussi évalué un mécanisme permettant d’ajuster dynamiquement la sensibilité de la détection. Enfin\, nous avons implanté la solution sous la forme d’un prototype\, qui a été intégré à une plateforme de sécurité développée avec des partenaires européens. \nJury\nRapporteurs :\n\nMohamed Kaâniche : Directeur de recherche CNRS au LAAS\, France\nMichele Nogueira : Associate Professor in the Federal University of Minas Gerais\, Brésil\n\n\nExaminateurs :\n\nGregory Blanc : Maître de conférences à Télécom SudParis\, France\nOlivier Perrin : Professeur à l’Université de Lorraine\, France\n\nEncadrants :\n\nIsabelle Chrisment : Professeure à l’Université de Lorraine\, France\nRémi Badonnel : Professeur à l’Université de Lorraine\, France
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SUMMARY:PhD defense: Agustín Borgna (Mocqua)
DESCRIPTION:Agustín Borgna (Mocqua) will defend his thesis\, entitled « Towards a compiler toolchain for quantum programs« \, on Tuesday January 13th at 3pm in room A008. \nAbstract : \nThe advent of quantum computers capable of solving problems that are intractable on classical computers has motivated the development of new programming languages and tools for quantum computing. However\, the current state of the art in quantum programming is still in its infancy. In this thesis\, we present a series of novel approaches to different aspects of the quantum compilation process based on the ZX calculus. First\, we introduce a new intermediate representation for quantum programs capable of encoding bounded recursion and repeated circuit structures in a compact way\, based on families of the Scalable extension to the ZX calculus. We then present a compilation algorithm for hybrid circuits containing both quantum and classical gates\, based on the pure circuit optimization by Duncan et al. Finally\, we define the problem of detecting sections of a quantum circuit that can be translated to classical logic\, and introduce an heuristic algorithm to solve it. \nReviewers : \n\nBob Coecke\nMichael Mislove\n\nExaminers : \n\nNatacha Portier\nClaudia Faggian\nMiriam Backens\n\nSupervisors :\n \n\nSimon Perdrix\nBenoît Valiron
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SUMMARY:Soutenance de thèse de Jean-Baptiste Wiart (Simbiot)
DESCRIPTION:Jean-Baptiste Wiart (Simbiot) soutiendra sa thèse intitulée « Approche hiérarchique de co-simulation pour l’étude des échanges d’énergie dans les microréseaux« \, le 13 janvier 2023 à 14h00 en salle C005 du Loria.\nRésumé :\nLe contexte de cette thèse s’intègre dans une démarche de modélisation et simulation de micro-réseaux. Financée par le projet LUE ULHyS\, programme de recherche multidisciplinaire sur les technologies de l’hydrogène et des piles à combustible\, des matériaux innovants pour les PEM-FC à l’économie de l’hydrogène et à l’ergonomie prospective\, la thèse a proposé un cadre multi-disciplinaire dont le sujet porte sur l’étude par co-simulation des échanges d’énergies dans les micro-réseaux. \nLa modélisation des micro-réseaux multi-sources multi-porteurs impose de décrire le système comme l’intégration de sous-systèmes hétérogènes en interaction. Sa simulation consiste à gérer la synchronisation des simulateurs hétérogènes ainsi que l’échange de données entre eux. Mecsyco (Multi-agent Environment for Complex SYstem CO-simulation – mecsyco.fr) a démontré sa capacité à aborder rigoureusement ces questions. Les enjeux se situent\, non plus aux niveaux formel et logiciel\, mais sur l’aspect sémantique. Actuellement\, la montée en compétence des experts en micro-réseaux sur des problématiques informatique\, des principes d’intégration de formalisme\, etc. pour pouvoir concevoir eux-mêmes des modèles de micro-réseaux et les simuler les détourne de leur objectif initial\, prend du temps et peut potentiellement introduire de graves erreurs. Le défi réside dans l’intégration dans une démarche de co-simulation\, au niveau sémantique\, des hétérogénéités spécifiques à l’étude des échanges d’énergies dans un micro-réseau. \nCette thèse propose des concepts et des composants logiciels (outils logiciels connexes en relation avec mecsyco) adaptés aux experts en micro-réseaux pour combler le fossé entre les exigences conceptuelles et la simulation de micro-réseaux multi-sources et multi-porteurs. Les travaux définissent deux concepts permettant la représentation des micro-réseaux dans une démarche de co-simulation modulaire et hiérarchique à tout les niveaux de la modélisation et simulation : les smart-composants d’abord\, caractéristique informationnel des composants effectuant des opérations physiques (consommer\, produire\, stocker) sur l’énergie; l’opérateur de couplage ensuite\, objet de la réification de la stratégie de gestion du réseau\, collectant les informations et permettant le calcul d’une nouvel répartition de l’énergie garantissant l’équilibrage du réseau. \nL’évaluation du travail se fait à travers un exemple itératif de simulation d’un éco-quartier dans laquelle nous illustrons les propriétés d’intégration modulaire de modèles et de hiérarchisation à tout les niveaux de la démarche de co-simulation. \n 
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SUMMARY:PhD defense: Matthieu Nicolas (Coast)
DESCRIPTION:Matthieu Nicolas (Coast) will defend his thesis on Tuesday\, December 20th at 2pm in room C005. \nHis thesis is entitled « Ré-identification sans coordination dans les types de données répliquées sans conflits »\, the presentation will be held in French. \nRapporteurs : \n\nHanifa Boucheneb\, Professeure\, Polytechnique Montréal\nDavide Frey\, Chargé de recherche\, HdR\, Inria Rennes Bretagne-Atlantique\n\nExaminateurs : \n\nHala Skaf-Molli\, Professeure des Universités\, Nantes Université\, LS2N\nStephan Merz\, Directeur de Recherche\, Inria Nancy – Grand Est\n\nEncadrants :\n \n\nOlivier Perrin\, Professeur des Universités\, Université de Lorraine\, LORIA\nGérald Oster\, Maître de conférences\, Université de Lorraine\, LORIA\n\nRésumé :\n \nUn système collaboratif permet à plusieurs utilisateur-rices de créer ensemble un contenu. Afin de supporter des collaborations impliquant des millions d’utilisateurs\, ces systèmes adoptent une architecture décentralisée pour garantir leur haute disponibilité\, tolérance aux pannes et capacité de passage à l’échelle. Cependant\, ces sytèmes échouent à garantir la confidentialité des données\, souveraineté des données\, pérennité et résistance à la censure. Pour répondre à ce problème\, la littérature propose la conception d’applications Local-First Software (LFS) : des applications collaboratives pair-à-pair (P2P).\nUne pierre angulaire des applications LFS sont les Conflict-free Replicated Data Types (CRDTs). Il s’agit de nouvelles spécifications des types de données\, tels que l’Ensemble ou la Séquence\, permettant à un ensemble de noeuds de répliquer une donnée. Les CRDTs permettent aux noeuds de consulter et de modifier la donnée sans coordination préalable\, et incorporent un mécanisme de résolution de conflits pour intégrer les modifications concurrentes. Cependant\, les CRDTs pour le type Séquence souffrent d’une croissance monotone du surcoût de leur mécanisme de résolution de conflits. Dans cette thèse\, nous avons identifié le besoin de mécanismes qui (i) permettent de réduire le surcoût des CRDTs pour le type Séquence\, (ii) soient compatibles avec les applications LFS. Par conséquent\, nous proposons un nouveau CRDT pour le type Séquence : RenamableLogootSplit. Ce CRDT intègre un mécanisme de renommage qui minimise périodiquement le surcoût de son mécanisme de résolution de conflits ainsi qu’un mécanisme de résolution de conflits pour intégrer les modifications concurrentes à un renommage. Finalement\, nous proposons un mécanisme de Garbage Collection (GC) qui supprime à terme le propre surcoût du mécanisme de renommage. \n  \nAbstract :\n \nA collaborative system enables multiple users to work together to create content. To support collaborations involving millions of users\, these systems adopt a decentralised architecture to ensure high availability\, fault tolerance and scalability. However\, these systems fail to guarantee the data confidentiality\, data sovereignty\, longevity and resistance to censorship. To address this problem\, the literature proposes the design of Local-First Software (LFS) applications : collaborative peer-to-peer applications.\nA cornerstone of LFS applications are Conflict-free Replicated Data Types (CRDTs). CRDTs are new specifications of data types\, e.g. Set or Sequence\, enabling a set of nodes to replicate a data. CRDTs enable nodes to access and modify the data without prior coordination\, and embed a conflict resolution mechanism to integrate concurrent modifications. However\, Sequence CRDTs suffer from a monotonous growth in the overhead of their conflict resolution mechanism. In this thesis\, we have identified the need for mechanisms that (i) reduce the overhead of Sequence CRDTs\, (ii) are compatible with LFS applications. Thus\, we propose a novel Sequence CRDT : RenamableLogootSplit. This CRDT embeds a renaming mechanism that periodically minimizes the overhead of its conflict resolution mechanism\, as well as a conflict resolution mechanism to integrate concurrent modifications to a rename. Finally\, we propose a Garbage Collection (GC) mechanism that eventually removes the own overhead of the renaming mechanism.
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SUMMARY:PhD defense: Margarita Veshchezerova
DESCRIPTION:Margarita Veshchezerova (Mocqua) will defend her thesis on Friday\, December 16 at 10 am in the room C005. \nThe title of her thesis is Quantum algorithms for energy management.\n\nMembers of the jury:\n\nReviewers: Caroline Prodhon and Verdan Dunjko\nExaminers: Bernardetta Addis\, Philippe Lacomme and Ioan Todinca\nSupervisors: Emmanuel Jeandel\, Simon Perdrix and Marc Porcheron\n\nAbstract:\n\nThe domain of energy management involves many combinatorial optimization problems known to be computationally hard. The emergence of quantum computers suggests new approaches for these problems. For near-future machines particularly promising are variational quantum heuristics such as QAOA that can leverage the computational power of the imperfect quantum hardware. \nWe explore the potential of variational quantum algorithms for optimization problems issued from the field of « smart charging » of electrical vehicles. We consider two problems inspired by real-world usecases. In the first problem\, modeled asMax-K-Cut\, we search to schedule a set of prioritized charges on several stations while minimizing the weighted completion time. In the second problem\, modeled as Maximum Independent Set\, we aim to maximize the number of satisfied charge demands on a single station while respecting the conflicts between demands. For both problems we develop an experimental protocol specifying the encoding step and the parameter optimization routine. Our numerical experiments confirm the interest of quantum heuristics for these problems as well as the quality of our experimental protocol. \nIn order to extend the applicability of quantum heuristics we introduce a new hybrid approach that integrates quantum routines in the classical Branch \& Price algorithm for large integer linear programs. We test this approach on a smart charging problem that is modeled as graph coloring problem. Our computational results affirm the potential of the hybrid approach while revealing the considerable dependence of the performance gain on the particular instance of the problem. \nImportant components of variational algorithms can be represented as ZX-diagrams. We demonstrate how the rewriting rules of ZX-calculus can be used to derive the analytical formula for the mean energy of a general Ising model in a QAOA_1 state. Furthermore\, we contribute to the theoretical exploration of variational algorithms by extending the ZX-calculus with addition and differentiation of ZX-diagrams. Our inductive procedure for the addition is fully diagrammatic. For the differentiation we suggest two approaches. The first approach is inductive\, it leverages our procedure for addition to explicitly represent the product rules. The second approach is resumed in two formulas that are derived from the factored form of parameterized diagrams. \nKeyWords: Combinatorial optimization\, quantum computing\, energy management\, smart charging\, ZX-calculus
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SUMMARY:PhD defense: Kamrul Islam
DESCRIPTION:Kamrul Islam (Capsid) will defend his thesis\, entitled « Explainable link prediction in large complex graphs – application to drug repurposing »\, on Friday\, 16 December at 9.30 am in room B013. \nComposition du jury: \nRapporteurs: \nLuc Brun\, Professeur\, ENSICAEN\, France \nPaolo Merialdo\, Professeur\, Université Rome III (Roma Tre University)\, Italie \nExaminateurs: \nMiguel Couceiro\, Professeur\, Université de Lorraine\, France \nFatiha Saïs\, Professeure\, Université Paris Saclay\, France \nInvité : Marie-Dominique Devignes\, Chargée de Recherches\, CNRS\, France \nEncadrants: \nMalika Smaïl-Tabbone\, Maître de conférences\, Université de Lorraine\, HDR\, France \nSabeur Aridhi\, Maître de conférences\, Université de Lorraine\, France \nAbstract: \nLink prediction is one of the most interesting and long-standing problems in the field of graph mining; it predicts the probability of a link between two unconnected nodes. This thesis presents several contributions for link prediction in simple graphs and knowledge graphs. Firstly\, we compare a few similarity-based and embedding-based link prediction approaches in different simple graphs with diverse properties and analyze their interesting connections to alleviate the « black-box » limitation of embedding-based approaches. Secondly\, we develop an explainable supervised link prediction approach for simple graphs. Thirdly\, we develop a negative triple sampling method which are useful for training of embedding methods for knowledge graphs. Fourthly\, we develop a rule mining method for knowledge graphs and an explanation strategy using mined rules to explain embedding-based link predictions. Fifthly\, we apply our explainable link prediction approach to a biological knowledge graph for drug repurposing of COVID-19. Finally\, we present a new framework for distributed training of knowledge graph embedding methods.
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SUMMARY:PhD defense: Michel Olvera
DESCRIPTION:Michel Olvera (Multispeech) will defend his thesis on Thursday\, 15th December at 2pm in room A008. \nHis presentation will be in English and is entitled « Robust sound event detection ». \nJury members\n \n\nThesis directors:\nEmmanuel Vincent\, Inria\nGilles Gasso\, INSA Rouen Normandie\n\nReviewers :\nMathieu Lagrange\, CNRS\, LS2N\nJuan Pablo Bello\, New York University\n\nExaminers :\nAnne Boyer\, Université de Lorraine\nDaniel P. W. Ellis\, Google\n\nAbstract:\n\n\n\nFrom industry to general interest applications\, computational analysis of sound scenes and events allows us to interpret the continuous flow of everyday sounds. One of the main degradations encountered when moving from lab conditions to the real world is due to the fact that sound scenes are not composed of isolated events but of multiple simultaneous events. Differences between training and test conditions also often arise due to extrinsic factors such as the choice of recording hardware and microphone positions\, as well as intrinsic factors of sound events\, such as their frequency of occurrence\, duration and variability. In this thesis\, we investigate problems of practical interest for audio analysis tasks to achieve robustness in real scenarios. Firstly\, we explore the separation of ambient sounds in a practical scenario in which multiple short duration sound events with fast varying spectral characteristics (i.e.\, foreground sounds) occur simultaneously with background stationary sounds. Secondly\, we investigate how to improve the robustness of audio analysis systems under mismatched training and test conditions. We explore two distinct tasks: acoustic scene classification with mismatched recording devices and training of sound event detection systems with synthetic and real data.
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SUMMARY:PhD defense: Adrien Fois
DESCRIPTION:Adrien Fois (Biscuit) will defend his thesis entitled « Plasticité et codage temporel dans les réseaux impulsionnels appliqués à l’apprentissage de représentations » on Thursday\, 15 December at 2pm in room C005. \nComposition du jury: \nRapporteurs: \nTimothée Masquelier\, Directeur de recherche\, Centre de recherche Cerveau et Cognition (CERCO)\, France \nMadalina Olteanu\, Professeure\, Université Paris Dauphine (PSL)\, France \nExaminateurs: \nLaurent Perrinet\, Directeur de recherche\, Université Aix-Marseille\, France \nOlivier Bichler\, Ingénieur chercheur\, CEA Saclay\, France \nJean Martinet\, Professeur\, Université Nice Sophia Antipolis\, France \nDirecteur de thèse: \nBernard Girau\, Professeur\, Université de Lorraine\, France \n\nRésumé : \nLe calcul neuromorphique est un domaine de l’informatique en plein essor. Il cherche à définir des modèles de calculs s’inspirant des propriétés du cerveau. Le calcul neuromorphique redéfinit la nature des trois composants clés de l’apprentissage : 1) données\, 2) substrat de calcul et 3) algorithmes\, en se fondant sur le fonctionnement du cerveau. \n    Premièrement\, les données sont représentées avec des événements tout ou rien distribués dans l’espace et le temps : les impulsions neuronales. \n    Deuxièmement\, le substrat de calcul efface la séparation entre calcul et mémoire introduite par les architectures de Von Neumann en les co-localisant\, comme dans le cerveau. En outre\, le calcul est massivement parallèle et asynchrone permettant aux unités computationnelles d’être activées à la volée\, de façon indépendante. \n    Troisièmement\, les algorithmes d’apprentissage sont adaptés au substrat en exploitant les informations disponibles localement\, au niveau du neurone. \n    Ce vaste remaniement dans la manière d’appréhender la représentation et le transfert de l’information\, le calcul et l’apprentissage\, permettent aux processeurs neuromorphiques de promettre notamment un gain d’énergie d’un facteur considérable de 100 à 1000 par rapport aux CPU. \n    Dans cette thèse\, nous explorons le versant algorithmique du calcul neuromorphique en proposant des règles d’apprentissage événementielles répondant aux contraintes de localité et capables d’extraire des représentations de flux de données impulsionnels\, épars et asynchrones. En outre\, alors que la plupart des travaux connexes se basent sur des codes par taux de décharge où l’information est exclusivement représentée dans le nombre d’impulsions\, nos règles d’apprentissage exploitent des codes temporels beaucoup plus efficients\, où l’information est contenue dans les temps d’impulsions. \n    Nous proposons d’abord une analyse approfondie d’une méthode de codage temporel par population de neurones\, en proposant une méthode de décodage\, et en analysant l’information délivrée et la structure du code. \n    Puis nous introduisons une nouvelle règle événementielle et locale capable d’extraire des représentations de codes temporels en stockant des centroïdes de manière distribuée dans les poids synaptiques d’une population de neurones. \n    Nous accentuons ensuite la nature temporelle de l’apprentissage en proposant d’apprendre des représentations non pas dans les poids synaptiques\, mais dans les délais de transmission opérant intrinsèquement dans la dimension temporelle. Cela a engendré deux nouvelles règles événementielles et locales. Une règle adapte les délais de sorte à stocker des représentations\, l’autre règle adapte les poids de sorte à filtrer les caractéristiques en fonction de leurs variabilité temporelle. Ces deux règles opèrent de manière complémentaire. \n    Dans un dernier modèle\, ces règles adaptant poids et délais sont augmentées par un nouveau neuromodulateur spatio-temporel. Ce neuromodulateur permet au modèle de reproduire le comportement des cartes auto-organisatrices dans un substrat impulsionnel\, aboutissant ainsi à la génération de cartes ordonnées lors de l’apprentissage de représentations. \n    Enfin nous proposons une nouvelle méthode générique d’étiquetage et de vote conçue pour des réseaux de neurones impulsionnels traitant des codes temporels. Cette méthode nous permet d’évaluer notre dernier modèle sur des tâches de catégorisation.
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SUMMARY:Soutenance de thèse d'Alexandre Bettinger
DESCRIPTION:Alexandre Bettinger soutiendra sa thèse intitulée « Influence Indépendante et Explicabilité de l’Exploration et de l’Exploitation dans les Métaheuristiques »\, réalisée sous la direction d’Armelle Brun et Anne Boyer\, le 14 décembre 2022 à 14h00 au Loria.\nRésumé :\n\nLes manuels scolaires numériques viennent de plus en plus remplacer leurs homologues en papier et peuvent fortement modifier les habitudes et les pratiques d’apprentissage des élèves. Dans ce contexte\, les apprenants intéragissent avec des ressources éducatives (leçons\, exercices\, évaluations) et la recommandation de ces dernières devient nécessaire à des fins de personnalisation. Chaque élève maximise ainsi ses chances de progresser. De plus\, d’autres acteurs évoluent aux côtés des apprenants\, comme les enseignants\, ils ont des objectifs propres et partagés qui peuvent aussi entrer en considération dans la démarche de recommandation.\nTraditionnellement\, la recommandation de ressources éducatives est assurée par les enseignants qui utilisent leurs compétences dans leurs domaines respectifs\, leurs connaissances\nconcernant les niveaux d’apprentissage des apprenants ainsi que les directives de leur hiérarchie au regard des programmes imposés\, afin de trouver des compromis les menant à utiliser et\nà faire utiliser des ressources éducatives spécifiques. Il est entendu que cette démarche est longue et biaisée car elle repose sur des appréciations humaines incomplètes en raison de l’incapacité du cerveau humain à traiter d’énormes quantités de données. L’arrivée de l’informatique et du traitement des données à permis la mise en place de processus d’automatisation de cette démarche. Ces processus touchent à la transformation des données\, à l’optimisation\, à l’apprentissage automatique\, aux mécanismes décisionnels ainsi qu’à la recommandation.\nCes domaines sont très généraux\, ils dépassent ainsi de loin le cadre applicatif des manuels scolaires numériques.\nL’approche de nos travaux est le fruit d’un état de l’art touchant à de nombreux domaines. Nous avons convergé vers des contributions touchant à la réduction de données\, à l’influence de l’Exploration et de l’Exploitation (E\&E) de l’espace de recherche ainsi qu’à l’explicabilité de l’E\&E  dans le domaine des métaheuristiques et pouvant servir une démarche d’optimisation et de recommandation.\n\n\nJury :\n\n\nRapporteurs :\n\nLaetitia Jourdan (PR\, U.Lille)\nLaurent Vercouter (PR\, INSA Rouen)\n\nExaminateurs :\n\nTassadit Amghar (MCF HDR\, U.Angers)\nVincent Chevrier (PR\, U.Lorraine)\n\nEncadrants :\n\nArmelle Brun (PR\, U.Lorraine)\nAnne Boyer (PR\, U.Lorraine)
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SUMMARY:PhD defense: Justine Basselin
DESCRIPTION:Justine Basselin will defend her thesis on Wednesday\, 14 December at 9 am in room C005. \nHer presentation\, entitled « Reconnaissance de bâtiments à partir de nuages de points 3D » will be in French. \nRapporteurs : \nHyewon Seo\, Directrice de recherches\, CNRS \nBruno Vallet\, Chargé de recherches\, IGN \nExaminateurs : \nEmmanuel Jeandel\, Professeur des universités\, Université de Lorraine \nInvité : Frédéric Thomas\, Géomètre-Expert\, RhinoTerrain \nDirecteurs : Dmitry Sokolov\, Maître de conférences\, Université de Lorraine \nNicolas Ray\, Chargé de recherches\, Inria \nHervé Barthélémy\, Chargé de R&D\, RhinoTerrain \nRésumé : La numérisation d’objets réels est de plus en plus utilisée dans des domaines tels que l’urbanisme\, l’architecture\, la gestion des catastrophes et la sécurité intérieure. Des outils d’acquisition tels que les scanners aériens de détection et de télémétrie par la lumière (LiDAR) permettent de produire des représentations numériques de villes entières sous la forme de nuages de points 3D échantillonnant les surfaces des objets dans l’environnement. Malgré le haut degré de maturité atteint par les techniques de numérisation\, les solutions informatiques efficaces pour le prétraitement et la reconstruction à partir de ces mesures sont rares et mal adaptées à la complexité de l’environnement. Aujourd’hui\, le processus de création d’un modèle numérique à partir de ces données est long\, fastidieux et essentiellement manuel. Dans ce processus de rétroconception\, l’opérateur humain dessine manuellement les éléments du modèle 3D au plus près du nuage de points. Bien que des efforts importants aient été déployés pour développer des méthodes automatiques et semi-automatiques\, qui apparaissent actuellement sur le marché\, aucune solution proposée jusqu’à présent ne répond à toutes les exigences industrielles en termes de précision\, d’exactitude et d’efficacité. En effet\, la reconstruction de modèles de bâtiments en 3D est une tâche complexe qui nécessite un flux de travail composé de plusieurs étapes de traitement telles que la classification\, l’extraction de contours\, la segmentation\, la reconnaissance de caractéristiques\, la génération et la vérification d’hypothèses\, la modélisation et la construction géométriques\, l’ajustement et le raffinement. De plus\, les modèles reconstruits doivent respecter un certain nombre de contraintes structurelles (planéité des segments de toit\, arêtes de toit horizontales\, symétrie\, etc. Malgré les connaissances acquises\, il existe encore un nombre important de problèmes non résolus provenant de : lacunes dans les données (dues à des occlusions ou à des réflexions et absorptions indésirables) ; bruit et valeurs aberrantes ; résolution limitée et densité de points variable ; grande variabilité et complexité des formes de bâtiments dans les zones urbaines\, pour n’en nommer que quelques-uns. Dans ce travail\, nous abordons le problème particulier de la construction (création) de modèles de toit 3D polygonaux à partir de données ponctuelles LIDAR préalablement classées. \nMots clés : Maquette numérique urbaine\, reconstruction\, nuage de points\, LIDAR ALS.
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SUMMARY:PhD defense: Jean-Philippe Eisenbarth
DESCRIPTION:Jean-Philippe Eisenbarth (Coast) will defend his thesis entitled « Analyse\, valorisation et protection des réseaux pair-à-pair de blockchains publiques » on Tuesday\, 13 December at 2pm in room C005. \nComposition du jury : \nRapporteurs :\n– Arnaud Legout\, Directeur de recherche Inria\, université Côte d’Azur\n– Radu State\, Professeur à l’Université du Luxembourg\nExaminateur/trices :\n– Emmanuelle Anceaume\, Directrice de recherche CNRS\, IRISA\, Rennes\n– Vincent Chevrier\, Professeur à l’ENSEM\, université de Lorraine\n– Maryline Laurent\, Professeure à TELECOM SudParis\, université Paris-Saclay\nDirecteurs de thèse :\n– Thibault Cholez\, Maître de conférence à TELECOM Nancy\, université de Lorraine\n– Olivier Perrin\, Professeur à l’IDMC\, université de Lorraine \nRésumé : \nLes blockchains reposent sur des réseaux P2P essentiels à leur bon fonctionnement puisqu’ils\nassurent la dissémination des transactions et des blocs à l’ensemble des parties. Alors que Bitcoin\net Ethereum  les deux principales blockchains publiques capitalisent aujourd’hui des centaines\nde milliards de dollars\, attirant chaque jour de nouveaux utilisateurs\, peu d’études s’intéressent\naux aspects réseau bien que la littérature montre que de nombreux problèmes peuvent réduire\nla fiabilité des réseaux P2P publics.\nDans cette thèse\, nous nous sommes intéressés dans un premier temps à la supervision des\nréseaux P2P des blockchains Bitcoin et Ethereum. Nous avons implanté un crawler pour chaque\nréseau capable de découvrir tous les pairs connectés et avons analysé les données issues de\ncampagnes de mesure de plusieurs mois. Différents critères pouvant affecter la fiabilité du réseau\nont été étudiés\, tels que le nombre de pairs\, leur distribution du point de vue géographique ou du\nréseau IP\, leur taux d’attrition\, la proportion de clients aux vulnérabilités connues\, l’existence\nde motifs journaliers de connexion ou encore la capacité d’inférer la topologie. Il apparaît que\nles deux réseaux montrent de bonnes propriétés sur tous ces points.\nPartant du constat que\, d’une part\, le réseau P2P d’Ethereum basé sur une table de hachage\ndistribuée (DHT) est largement inexploité\, car aucune donnée n’est stockée dans la DHT\, et\nque\, d’autre part\, le stockage des données de la blockchain ne fait que croître (ce qui posera des\nproblèmes à terme)\, nous avons étudié dans un second temps le stockage des données du principal\nclient d’Ethereum (Geth) et sa manière de synchroniser l’état de la blockchain entre les pairs.\nNous avons conçu une nouvelle architecture distribuée de stockage pour Ethereum tirant parti\nde la DHT\, rétrocompatible avec les clients actuels et pouvant réduire l’espace disque\, utilisé\npour le stockage long terme\, de 95% (58% du stockage total) sans impact sur les garanties ou les\nperformances de la blockchain Ethereum.\nLe stockage des données sur la DHT la rend cependant plus intéressante à attaquer\, en\nparticulier par des attaques Sybil localisées. Nous avons donc analysé les pairs d’Ethereum à\nla recherche de motifs pouvant traduire des attaques Sybil et montré l’existence de milliers de\nnœuds suspects regroupant un grand nombre d’identifiants pour une même adresse IP (jusqu’à\n10000/IP). Nous avons finalement conçu et implanté une architecture de protection contre les\nattaques Sybils. Celle-ci se base sur un crawler détectant les nœuds suspects en temps réel\, un\nsmart contract structurant l’information et la distribuant à tous les pairs\, et enn une révocation\ncomplètement distribuée\, chaque pair constatant lui-même l’attaque et coupant ses connexions\naux nœuds Sybils. La mise en œuvre sur un réseau de test Ethereum a montré l’efficacité de\nl’architecture proposée. \nMots-clés : Blockchain\, Bitcoin\, Ethereum\, réseau P2P\, fiabilité\, supervision\, attaque Sybil\, dé-\ntection d’attaque\, mécanisme de révocation\, stockage réparti\, table de hachage distribuée \n 
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SUMMARY:PhD defense: Tristan Gillard
DESCRIPTION:Tristan Gillard (Biscuit) will defend his thesis on Monday\, 12th December at 2pm in room C005. \nHis presentation will be in French and is entitled « Apprentissages non-associatifs pour l’émergence de nouveaux comportements sensorimoteurs » \n  \nRésumé : \nLes apprentissages non-associatifs sont largement observés à travers la phylogénie et apparaissent fondamentaux pour l’adaptation et\, ainsi\, la survie des organismes vivants. Ce travail de thèse explore des mécanismes d’adaptation inspirés de ces apprentissages non-associatifs. Nous proposons trois modèles computationnels de l’habituation\, trois modèles de la sensibilisation spécifique au site et un modèle de pseudo-conditionnement. Nous développons ces modèles dans le cadre du milieu sensorimoteur déformable itératif (« Iterant Deformable Sensorimotor Medium »\, IDSM)\, un modèle abstrait récemment développé de la formation du comportement sensorimoteur. Les caractéristiques des modèles présentés sont étudiées et analysées à la lumière de notre objectif à long terme\, qui est d’étudier de nouveaux mécanismes d’apprentissage non supervisés pour des agents artificiels autonomes.
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SUMMARY:PhD defense: Lorenzo Vianello
DESCRIPTION:Lorenzo Vianello (Larsen) will defend his thesis\, entitled « Toward adaptation in human-robot collaboration« \, on Monday\, 12 December at 10.30 am in rooms B011-B013. \nComposition du jury\nRapporteurs : Guillaume Morel\, Professeur\, Sorbonne Université\n                      Marie Babel\, Professeur\, INSA Rennes\nExaminateurs : Pedro Rodriguez-Ayerbe\, Professeur\, Centrale Supelec\n                      Iung Benoît\, Proefesseur\, Université de Lorraine\nInvitée : Luka Peternel\, Associate Professor\, TU Delft\nEncadrants : Alexis Aubry\, Associate Professor\, HDR\, Université de Lorraine\n                    Serena Ivaldi\, Research Scientist (tenured)\, HDR\, INRIA\, Université de Lorraine\n\nRésumé:\nCette thèse\, effectuée en collaboration entre le CRAN et le LORIA\, présente plusieurs contributions dans le domaine de l’interaction physique homme-robot.\nEn premier lieu\, elle propose une méthode pour prédire la posture humaine pendant qu’un humain interagit physiquement avec un robot.\nDeuxièmement\, elle décrit des algorithmes et des outils de simulation pour visualiser le score d’ergonomie humaine associé au mouvement d’un humain\, en temps réel\, même lorsque l’humain est physiquement couplé au robot.\nTroisièmement\, la thèse fait progresser les connaissances sur la façon de contrôler et d’adapter le comportement du robot pendant la collaboration\, grâce à des études expérimentales impliquant des humains et des robots dans des scénarios de comanipulation.\nLa première étude examine les meilleures stratégies d’impédance pour que le robot puisse collaborer avec l’humain lors de la co-manipulation d’un tuyau dans une tâche d’insertion de précision\, tandis que la deuxième étude examine comment les humains s’adaptent aux stratégies d’impédance changeantes d’un robot lors d’une tâche de sciage collaborative.\n\nAbstract\nThe thesis presents several contributions in the area of human-robot physical interaction. First\, it\nproposes a method to predict human posture while a human interacts physically with a robot. Second\, it\ndescribes algorithms and simulation tools to visualize the human ergonomics score associated with the\nmovement of a human\, in real-time\, even when the human is physically coupled with the robot. Third\,\nthe thesis advances the knowledge on how to control and adapt the robot behaviour during collaboration\,\nthanks to experimental studies involving humans and robots in comanipulation scenarios. The first\nstudy investigates the best impedance strategies for the robot to collaborate with the human during a\nco-manipulation of a pipe in a precision insertion task\, while the second study investigates how humans\nadapt to changing impedance strategies of a robot during a collaborative sawing task.
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SUMMARY:PhD defense: Antoine Moniot
DESCRIPTION:Antoine Moniot (Capsid) will defend his thesis entitled « Modélisation des complexes ARN/protéines par assemblage de fragments structuraux » on Monday\, 12th December at 9 am in room B013. \n\nRapporteurs : Nicolas Wicker\, Professeur à l’Université de Lille\n                       Fabrice Leclerc\, Chargé de Recherche CNRS à l’Université Paris Saclay\nExaminateurs : Fariza Tahi\, Professeure à l’Université d’Evry\n                         Alexandre de Brevern\, Directeur de Recherche INSERM à Paris\nEncadrants : Isaure Chauvot de Beauchêne\, Chargée de Recherche au LORIA\n                     Yann Guermeur\, Directeur de Recherche au LORIA\n\nRésumé :\n\nLa caractérisation des complexes ARN-protéine à l’échelle atomique nous\npermet de mieux comprendre les fonctions de ces complexes\, et de définir des\ncibles thérapeutiques pour réguler les phénomènes biologiques auxquels ils\nparticipent. L’objet de cette thèse est de développer des outils permettant\nde prédire la structure d’un complexe protéine-ARN lorsque l’on connaît une\nstructure 3D de la protéine ainsi que la structure secondaire de la partie\nd’ARN en interaction. Nous nous concentrons sur le cas où l’ARN est\nprincipalement sous forme simple brin (nucléotides non appariés)\, posant la\ndifficulté de sa flexibilité.\nUne méthode de docking développée dans l’équipe CAPSID repose sur l’utilisation\nde fragments structuraux d’ARN simple brin. Le travail de cette thèse s’est\nappuyé sur cette méthode pour réaliser le docking de structures secondaires de\nl’ARN. Nous avons d’abord évalué l’apport d’une contrainte de fermeture de\nboucle pour le docking de la boucle simple brin d’une structure en épingle\,\npuis abordé le docking des éléments double brin de ces structures\, ouvrant la\nvoie à l’assemblage du complexe entier.\nCette méthode de docking est dépendante de l’utilisation de bibliothèques de\nfragments structuraux. Ces bibliothèques sont composées de prototypes qui\nreprésentent le paysage conformationnel observé expérimentalement dans les\nstructures d’ARN liés à des protéines. Une large partie du travail de thèse a\nconsisté en la création et l’optimisation de telles bibliothèques de fragments.\nNous avons créé l’outil ProtNAff qui permet d’extraire de la PDB des\nsous-ensembles de structures et de créer des bibliothèques de fragments d’acides\nnucléiques\, suivant des combinaisons complexes de critères. Il a été conçu de\nfaçon à dépasser nos besoins\, afin d’être adopté par la communauté pour le\ntraitement de problèmes variés.\nNous avons développé une nouvelle approche pour l’inférence de prototypes\nreprésentatifs d’un ensemble de conformations. L’ensemble de prototypes doit\nsatisfaire deux contraintes contradictoires: être représentatif (au sens de la\nmétrique) et de cardinalité aussi petite que possible. Le problème se réduit\ndonc à celui de l’inférence d’un epsilon-réseau de cardinalité minimale. Nous\nle traitons dans toute sa généralité en discutant des ensembles sur lesquels\nsont définies les données. Notre méthode se base sur la classification\nascendante hiérarchique avec comme linkage le rayon des plus petites boules\nenglobant les points de chaque sous-ensemble. Appliquée à nos bibliothèques\,\ncette approche a permis de réduire d’un facteur 4 leur taille\, et d’autant nos\ntemps de calcul de docking\, tout en améliorant leur fiabilité.\nEnfin\, pour pallier le problème posé par les superpositions de structures deux\nà deux\, nous avons utilisé une représentation des fragments en coordonnées\ninternes permettant de réduire encore les temps de calcul de création des\nbibliothèques. \n\nAbstract :\n\nThe characterization of RNA-protein complexes at the atomic scale allows us\nto better understand the biological functions of these complexes\, and to\ndefine therapeutic targets to regulate the biological phenomena in which\nthey participate. The aim of this thesis is to develop tools to predict the\nstructure of a protein-RNA complex when a 3D structure of the protein is\nknown as well as the secondary structure of the interacting RNA part. We\nfocus on the case where RNA is mainly in single-stranded form (unpaired\nnucleotides)\, raising the difficulty of its flexibility.\nA docking method developed in the CAPSID team is based on the use of structural\nfragments of single-stranded RNA. The work of this thesis builds on this method\nto perform docking of RNA secondary structures. We first evaluated the\ncontribution of a loop closure constraint for docking the single-stranded loop\nof a hairpin structure\, and then addressed the docking of the double-stranded\nelements of these structures\, paving the way for the assembly of the entire\ncomplex.\nThis fragment-based docking method is dependent on the use of structural\nfragment libraries. These libraries are composed of prototypes that represent\nthe conformational landscape experimentally observed in protein-bound RNA\nstructures. A large part of the thesis work consisted in the creation and\noptimization of such fragment libraries.\nWe created the ProtNAff tool that allows to extract subsets of structures from\nthe PDB and to create libraries of nucleic acid fragments\, following complex\ncombinations of criteria. It has been designed to exceed our needs\, so that it\ncan be adopted by the community for the treatment of various problems.\nWe have developed a new approach for inferring prototypes of a set of\nconformations. The set of prototypes must satisfy two contradictory constraints:\nto be representative (in the sense of the metric) and of cardinality as small\nas possible. The problem thus reduces to that of inferring an epsilon-network\nof minimal cardinality. We treat it in all its generality by discussing the\nspaces on which the data are defined. Our method is based on hierarchical\nagglomerative classification with as linkage the radius of the minimum balls\nenclosing the points of each subset. Applied to our libraries\, this approach\nreduced their size by a factor of 4\, and our docking computation time by the\nsame amount\, while improving their reliability.\nFinally\, to overcome the problem posed by the pairwise superimposition of\nstructures\, we used a representation of the fragments in internal coordinates\,\nallowing to reduce further the computation time for the creation of libraries.\n 
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SUMMARY:PhD defense: Matthieu Zins
DESCRIPTION:Matthieu Zins (Tangram) will defekt his thesis on Friday 9th December at 1.30 pm in room C005. \nHis presentation will be in French and is entitled « Contributions à la précision et à la robustesse de la localisation visuelle dans un monde d’objets« . \n  \nComposition du jury:\nRapporteurs:\nVincent Lepetit\, Professeur des Universités – École des Ponts ParisTech\nEric Marchand\, Professeur des Universités – Université de Rennes\nExaminateurs:\nGabriela Csurka\, Principal Research Scientist – Naver Labs Europe\nSylvain Lazard\, Directeur de Recherche – Inria Nancy – Grand Est\nEncadrants:\nMarie-Odile Berger\, Directrice de Recherche – Inria Nancy – Grand Est\nGilles Simon\, Maı̂tre de Conférences HDR – Université de Lorraine\n\n\nRésumé:\n \nLa localisation visuelle est un problème bien connu en vision par ordinateur\, qui a de nombreuses applications\, par exemple\, en robotique pour la navigation de systèmes autonomes (robots\, drones\, véhicules) ou en réalité augmentée.\nElle consiste à estimer la position et l’orientation de la caméra dans une scène. Les approches classiques reposent généralement sur la structure géométrique de la scène et cherchent à mettre en correspondance des points d’intérêt 2D\, détectés dans les images\, avec des points 3D de la scène. Cet appariement est cependant un problème complexe en pratique\, notamment parce qu’il repose sur de l’information locale\, extraite dans un voisinage autour des points d’intérêt. Selon la taille de la scène\, ces méthodes peuvent être très coûteuses en calcul. Elles sont également sensibles à des changements importants de points de vue\, à des conditions visuelles dégradées et échouent dans des zones faiblement texturées.\nDans ce travail de thèse\, nous nous sommes intéressés à l’utilisation des objets comme balises sémantiques pour le positionnement visuel. Grâce aux avancées récentes\, notamment avec l’apprentissage profond\, il est possible de détecter des objets de manière très robuste dans les images\, de pratiquement n’importe quel point de vue. Nous avons adopté une modélisation légère des objets sous la forme d’ellipsoïdes et nous voulons en tirer profit pour améliorer la robustesse de la localisation visuelle.\nDans un premier temps\, nous avons cherché à améliorer la détection des objets par des ellipses\, qui constituait l’une des principales sources d’imprécision du calcul de pose. Ainsi\, nous avons remplacé les ellipses inscrites dans les boîtes de détection alignées avec les axes de l’image par des ellipses orientées cohérentes avec la projection des modèles ellipsoïdaux des objets. Nos expériences ont montré que notre approche améliore nettement la précision des méthodes existantes basées sur les objets et surpasse la robustesse des méthodes par points.\nDans un second temps\, nous avons proposé une étape de raffinement de la pose de la caméra par la minimisation d’une erreur de reprojection des objets\, qui permet de prendre en considération tous les objets détectés dans l’image. Contrairement à une distance entre des points\, établir un coût entre des ellipses n’est pas trivial. Nous avons analysé différentes métriques et nous avons proposé une nouvelle formulation basée sur des ensembles de niveaux. Nos expériences ont mis en avant ses bonnes propriétés de convergence et de gestion des objets partiellement visibles dans l’image. Nous avons également montré que cette étape de raffinement permet d’améliorer considérablement la solution analytique du calcul de pose basé sur les objets.\nEnfin\, nous avons intégré ce concept d’objet dans un SLAM et développé un système capable de cartographier les objets à la volée. L’intérêt est double\, avec la possibilité de les utiliser comme balises de relocalisation et avec l’ajout d’une information sémantique à la carte offrant une meilleure compréhension de la scène. Notre système fait collaborer les objets et les points et bénéficie de leurs avantages respectifs\, la robustesse et la précision. Nous avons montré\, dans nos expériences\, que cela permet d’étendre considérablement la capacité de relocalisation de notre système.\n\nMots-clés: Vision par ordinateur\, Réalité augmentée\, Localisation visuelle\, Apprentissage profond\, SLAM.
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SUMMARY:Soutenance de thèse de Louis Massucci (ABC)
DESCRIPTION:Louis Massucci (ABC) soutiendra sa thèse intitulée « Théorie de l’apprentissage et identification des systèmes dynamiques hybrides »\, réalisée sous la direction de Marion Gilson et Fabien Lauer\, le 8 décembre 2022 à 10h00 à Polytech Nancy.\nRésumé :\nCette thèse porte sur l’application de la théorie statistique de l’apprentissage pour l’identification de systèmes dynamiques hybrides. La théorie de l’apprentissage permet d’obtenir des garanties statistiques sur la précision de modèles et ce pour un nombre de données fini. Ici\, en étendant son cadre d’application à celui des systèmes dynamiques\, on propose de nouvelles so- lutions pour l’identification des systèmes hybrides. En effet une nouvelle borne sur l’erreur de généralisation valide pour l’identification des systèmes à commutation arbitraire est obtenue\, et son utilisation donne lieu à une nouvelle méthode de sélection de modèle pour l’estimation du nombre de sous-modèles des systèmes hybrides. La borne est adaptée pour différents scénarios de régularisation\, et de nouveaux algorithmes d’optimisation prenant en compte ces différents scénarios sont proposés. Cette nouvelle méthode d’estimation du nombre de modes est confrontée à d’autres méthodes existantes\, et les avantages et inconvénients de chacune de ces méthodes sont étudiés.\n\nJury :\n\n\nMassih-Reza AMINI Professeur\, Université de Grenoble Alpes\, Rapporteur.\nLaurent Bako Maître de conférence HDR\, Université de Lyon\, Rapporteur.\nMarianne Clausel Professeure\, Université de Lorraine\, Examinateur.\nMihaly Petreczky Chargé de recherche\, CNRS\, Examinateur. \nMarion GILSON Professeure\, Université de Lorraine\, Directeur de thèse. \nFabien LAUER Maître de conférence HDR\, Université de Lorraine\, Directeur de thèse.
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SUMMARY:Soutenance de thèse d'Amal Ben Soussia
DESCRIPTION:Amal Ben Soussia soutiendra sa thèse intitulée « Analyse prédictive des données d’apprentissage dans un contexte d’enseignement à distance« \, réalisée sous la direction d’Anne Boyer et Azim Roussanaly\, le 5 décembre 2022 à 14h00 au Loria.\nRésumé :\n\nPendant les dernières décennies\, l’adoption de l’apprentissage en ligne a rapidement évolué et son utilisation a été encore plus poussée avec la pandémie de la COVID-19. L’objectif de ce mode d’enseignement est de garantir la continuité du processus d’apprentissage. Cependant\, ce mode d’apprentissage connaît plusieurs défis\, dont le plus répandu est les taux élevés d’échec. Ce problème est dû à de nombreuses raisons comme l’hétérogénéité des apprenants et la diversité de leurs comportements d’apprentissage\, leur totale autonomie\, le manque et/ou l’inefficacité du suivi pédagogique fourni. Par conséquent\, les enseignants ont besoin d’un système basé sur des méthodes analytiques leur permettant une prédiction précise et au plus tôt des apprenants à risque d’échec. Si cette solution est communément adaptée dans l’état de l’art\, les travaux réalisés ne répondent pas à certaines particularités de l’apprentissage (la continuité et l’évolution de l’apprentissage\, la diversité des apprenants et leur totale autonomie) et attentes des enseignants comme la génération d’alerte.\nCette thèse s’inscrit dans le domaine de l’analytique de l’apprentissage (Learning Analytics (LA)) et exploite les traces numériques des apprenants en ligne pour concevoir un système prédictif (Early Warning Systems (EWS)) dédié aux enseignants des établissements en ligne. L’objectif de cet EWS est d’identifier au plus tôt les apprenants à risque pour alerter les enseignants. Afin d’atteindre cet objectif\, nous avons traité plusieurs sous-problématiques qui ont permis l’élaboration de quatre contributions scientifiques.\nNous commençons par proposer une méthodologie en profondeur qui repose sur les étapes de l’apprentissage automatique (Machine Learning (ML)) et qui permet l’identification de quatre indicateurs d’apprentissage : la performance\, l’engagement\, la réactivité et la régularité. Cette méthodologie met aussi en valeur l’importance des données temporelles pour l’amélioration des performances de prédiction. De plus\, cette méthodologie a permis de définir le modèle avec la meilleure capacité à identifier les apprenants à risque.\nAfin de répondre aux limites de l’état de l’art concernant l’importance de la dimension temporelle dans l’évaluation des systèmes prédictifs éducatifs\, nous proposons des métriques temporelles qui mesurent la précocité des prédictions et la stabilité des systèmes. À partir de ces deux métriques\, nous étudions les compromis qui existent entre les métriques de précision de ML et les métriques temporelles.\nLes apprenants en ligne se caractérisent par la diversité de comportements d’apprentissage. Ainsi\, un EWS doit répondre à cette diversité en assurant un fonctionnement équitable entre les différents profils types d’apprenants. Nous proposons une méthodologie d’évaluation qui se base sur l’identification des profils types d’apprenants et utilise des métriques temporelles et de précision.\nEn utilisant un EWS\, les enseignants s’attendent à une génération d’alerte. Pour cette raison\, nous concevons un algorithme qui s’appuie sur les résultats de prédiction\, les métriques temporelles et la notion des règles d’alerte pour proposer une méthode automatique de génération d’alerte.\nLe contexte applicatif de cette thèse est le Centre National d’Enseignement à Distance (CNED). Nous exploitons les traces numériques d’une population de collégiens inscrits en classe 3ème pendant les années scolaires 2017-2018 et 2018-2019.\n\n\nJury :\n\nRapporteurs :\n\nPr. Marie-Hélène Abel\, Université de Compiègne\nPr. Sébastien Iksal\, Université du Mans\n\nExaminateurs :\n\nPr. Laurent Vigneron\, Université de Lorraine\nPr. Leandro Wives\, Université Fédérale du Rio Grande do Sul\n\nDirecteurs de thèse :\n\nPr. Anne Boyer\, Université de Lorraine\nMCF. Azim Roussanaly\, Université de Lorraine
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SUMMARY:PhD defense: Jessica Colombel
DESCRIPTION:Jessica Colombel (Larsen) will defend her thesis on Monday\, 5 December at 10 am in room A008. \n\nHer presentation will be in French and is entitled « Analyse de la dynamique du mouvement humain pour l’assistance à la personne« .  \nComposition du jury :\nRapporteurs :\nMarie BABEL\, Professeure des universités\, INSA Rennes\nNacim RAMDANI\, Professeur des universités\, Université d’Orléans \nExaminateurs :\nPhilippe FRAISSE\, Professeur des universités\, Université de Montpellier\nJérôme DINET Professeur des universités\, Université de Lorraine\n\nDirecteurs :\nFrançois CHARPILLET\, Directeur de recherche\, Inria\nDavid DANEY\, Directeur de recherche\, Inria\n \nRésumé \n\n\n\nLe mouvement biologique possède de nombreuses informations\, qu’elles soient physiques ou cognitives. Des travaux ont montré qu’il était possible de déterminer le genre d’une personne\, son émotion\, voire même son identité. Ces caractéristiques sont accessibles à partir d’information sur la dynamique du mouvement des corps poly articulés (e.g. le mouvement des points d’articulation). Comprendre et interpréter le comportement d’une personne et son état sont des capacités liées à l’empathie. C’est une faculté commune à l’ensemble des mammifères qui se base sur certains systèmes neuronaux comprenant\, entre autres\, les neurones miroirs. Étant donné que l’empathie participe grandement aux interactions sociales chez les hommes et plus généralement les animaux\, on est en mesure de se demander comment notre relation avec les robots peut s’en inspirer.\nCela nous amène à la problématique suivante: l’assistance robotique à la personne peut-elle se servir de l’interprétation du mouvement humain\, riche d’informations physiques et cognitives\, comme modalité d’amélioration de l’Interaction Humain-Robot ? Pour répondre à cette problématique\, nous nous positionnons sur des outils d’observations et sur une méthode d’analyse du mouvement qui soit exploitable en temps réel par un système robotique.\n\nDans un premier temps\, nous avons  travaillé sur les outils d’observation du mouvement humain. Nos objectifs d’assistance robotisée en milieu écologique\, nécessitent d’installer des capteurs qui affectent le moins possible les actions de la personne. Nous avons donc choisi d’étudier le capteur Kinect de Microsoft qui est un capteur de profondeur accessible permettant de récupérer les positions cartésiennes des articulations et extrémités du corps. Cependant\, ce type de capteur est sujet à des bruits de mesure qui empêcherait une analyse fine du mouvement. Nous avons donc développé deux méthodes pour améliorer la mesure de ce capteur basé sur le Filtre de Kalman Etendu (EKF): un EKF sous contrainte anthropométrique et un EKF de fusion de capteurs. Nous avons fait la première étude sur la Kinect de 2ème générations et la deuxième sur les générations 2 et 3\, permettant de mettre en avant les différences entre ces deux capteurs.\n\nDans un second temps\, nous nous sommes intéressés aux méthodes d’analyse du mouvement et plus spécifiquement au problème de Contrôle Optimal Inverse(COI). L’objectif du COI est d’identifier les pondérations associées à un ensemble de fonctions de coûts à optimiser pour générer une trajectoire donnée. Dans le cadre de cette thèse\, nous cherchons à analyser en temps réel des trajectoires de mouvement humain dont les mesures\, issues de capteurs\, sont bruitées. Nous avons étudié la fiabilité de la méthode de résolution du COI dite Approchée\, en fonction du bruit de mesure. Nous apportons également une approche originale du COI qui pose une nouvelle vision de l’optimalité de trajectoires et permet de présenter les concepts de Courbes de Singularité et de Projection. Nous montrons dans cette étude des outils permettant de mieux comprendre et prendre en compte les problématiques de robustesse du COI. \n\nMots clés : Robotique\, Mouvement Biologique\, Contrôle Optimal Inverse\, Empathie Artificielle\, Interaction Humain-Robot.\n\n\nAbstract\nBiological motion has a lot of information\, both physical and cognitive. Studies have shown that it is possible to determine a person’s gender\, emotion and even identity. These characteristics are accessible from information on the dynamics of the movement of polyarticulated bodies (e.g. the movement of the articulation points). Understanding and interpreting a person’s behavior and state are abilities related to empathy. It is a faculty common to all mammals and is based on certain neural systems including\, among others\, mirror neurons. Given that empathy is an important part of social interactions in humans and more generally in animals\, we can ask ourselves how our relationship with robots can be inspired by it.\nThis leads us to the following problem: can robotic assistance to people use the interpretation of human movement\, rich in physical and cognitive information\, as a modality to improve the Human-Robot Interaction?\nTo answer this question\, we are working on observation tools and on a method of motion analysis that can be used in real time by a robotic system. \nInitially\, we worked on the observation tools of human movement. Our objectives of robotic assistance in an ecological environment require the installation of sensors that affect the person’s actions as little as possible. We have therefore chosen to study the Microsoft Kinect sensor which is an accessible depth sensor allowing to recover the Cartesian positions of the joints and extremities of the body. However\, this type of sensor is subject to measurement noise that would prevent a fine analysis of the movement. We have therefore developed two methods to improve the measurement of this sensor based on the Extended Kalman Filter (EKF): an anthropometrically constrained EKF and a sensor fusion EKF. We have done the first study on the 2nd generation Kinect and the second on the 2nd and 3rd generations\, allowing to highlight the differences between these two sensors. \nIn a second time\, we were interested in motion analysis methods and more specifically in the problem of Inverse Optimal Control (IOC). The objective of IOC is to identify the weights associated with a set of cost functions to be optimized to generate a given trajectory. In this thesis\, we seek to analyze in real time human motion trajectories whose measurements\, coming from sensors\, are noisy. We have studied the reliability of the IOC resolution method called Approached\, as a function of the measurement noise. We also provide an original approach to the IOC that poses a new view of the optimality of trajectories and allows us to introduce the concepts of Singularity Curves and Projection. We show in this paper tools to better understand and take into account the robustness issues of IOC. \n\n\nKeywords : Robotics\, Biological Motion\, Inverse Optimal Control\, Artificial Empathy\, Human-Robot Interaction.
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SUMMARY:PhD defense: Jimmy Etienne (MFX)
DESCRIPTION:Jimmy Etienne will defend his thesis entitled « Curved printing for additive manufacturing« \, on December 1st at 9.15 am in room C005. The presentation will be in English.\nRésumé :\nLa plupart des procédés de fabrication additive fabriquent des objets en empilant des couches planes de matériau solidifié. En conséquence\, les pièces produites présentent un effet dit d’escalier\, qui résulte de l’échantillonnage de surfaces inclinées par des plans horizontaux. Cet echantillonage a un impact négatif sur l’état de surface et la précision d’une pièce.\nBien que des tranches plus fines réduisent cet effet\, il reste visible dans les zones où les surfaces de la forme d’entrée sont presque alignées avec les couches.\nCe schéma de tranchage horizontal a également un impact sur la résilience de la pièce imprimée car les couches ne peuvent pas être alignées pour obtenir une résistance maximale.\nNous exploitons la capacité de certains procédés de fabrication additive à déposer du matériau légèrement hors du plan pour surmonter ces limitations.\nNous nous concentrons principalement sur les technologies basées sur l’extrusion\, notamment la technologie de fabrication par filaments fusionnés\, car la plupart des imprimantes de cette catégorie peuvent déposer le long de trajectoires légèrement courbes sous réserve de contraintes de pente de dépôt et d’épaisseur.\n\nAbstract :\nMost additive manufacturing processes fabricate objects by stacking planar layers of solidified material. As a result\, produced parts exhibit a so-called staircase effect\, which results from sampling slanted surfaces with horizontal planes.\nThis negatively impacts the surface finish and accuracy of a part. While thinner slices reduce this effect\, it remains visible in areas where the input shape surfaces almost align with the layers.\nThis horizontal slicing scheme also impacts the resilience of the printed part as layers cannot be aligned to obtain the maximum strength.\nWe exploit the ability of some additive manufacturing processes to deposit material slightly out of the plane to overcome these limitations.\nWe mainly focus on extrusion-based technologies\, particularly Fused Filament Fabrication technology\, since most printers in this category can deposit along slightly curved paths under deposition slope and thickness constraints.\n\n\nJury :\n\n\nStefanie HAHMANN Université Grenoble Alpes Laboratoire Jean Kuntzmann\nMarco ATTENE Italian National Research Council\, Institute of Applied Mathematics and Information Technologies (IMATI)\nIsabelle DEBLED-RENNESSON Université de Lorraine\, Loria\nBernd BICKEL Institute of Science and Technology Austria\nSylvain LEFEBVRE Université de Lorraine\, Loria\, Inria\nCédric ZANNI Université de Lorraine\, Loria\, Inria
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SUMMARY:PhD defense: Imene Zaidi (Optimist team)
DESCRIPTION:Imene Zaidi (Optimist team) will defend her thesis on Monday\, November 28th at 2 pm in room C005.\nHer thesis is entitled Electric Vehicle Charging Scheduling Problems: Complexity and Solution Approaches.\n\nJury composition\nReviewers :\n\n\nPr. Edward Keedwell\, University of Exeter\, UK.\nPr. Ameur Soukhal\, University of Tours\, France.\n\nExaminers :\n\nPr. Hind Bril – Elhaouzi\, University of Lorraine\, France.\nDr. Rachida Abounacer\, Ibn Zohr University\, Maroc.\n\nThesis Directors :\n\nPr. Ammar Oulamara\, University of Lorraine\, France.\nPr. Lhassane Idoumghar\, University of Haute-Alsace\, France.\nPr. Michel Basset\, University of Haute-Alsace\, France.\n\n\nAbstract:\n\nIn recent years\, the considerable development of the transportation sector has made it the main contributor to energy consumption and greenhouse gas emissions. For example\, transport accounts for 40% of CO2 emissions in France\, where 82% of passengers travel by car. In addition to the climate crisis\, the surge in international fossil fuel prices and the advancement in electric vehicle technology accelerated the adoption of electric vehicles as a great green alternative technology. According to the International Energy Agency\, the number of electric vehicles attended 16.5 million in 2021\, double the amount in 2019. Moreover\, electric vehicle sales keep breaking records year after year. When electric vehicle adoption increases significantly\, new challenges for electrical grid and charging infrastructure operators rise. On the one hand\, the increasing power consumption due to charging will overload the grid and increase power losses and voltage deviation. On the other hand\, charging infrastructure operators must meet the upcoming demands\, maximize customer satisfaction\, avoid long queuing\, and minimize costs while respecting the power grid constraints. Therefore\, these operators must adopt optimization strategies. \nIn this thesis\, We consider a new charging station’s operating model where the charging station has limited total power and a limited number of chargers. Each charger is installed in a parking space. A reservation system is considered where electric vehicles submit their charging demands to avoid queuing. The scheduler allocates a suitable charger for each vehicle. Different objective functions were considered: minimizing the charging infrastructure capacity\, maximizing the number of satisfied charging demands\, maximizing the delivered energy\, and minimizing total tardiness. In each case\, the complexity of the problem is considered and proved in detail. We propose mathematical models\, heuristics\, and metaheuristics to jointly assign the electric vehicles to chargers and schedule the electric vehicle charging. Different comparison between various aspects of the charging schedule is given\, namely: between identical and non-identical constant power rates\, between the constant and variable charging power rates\, between the preemptive and non-preemptive schedules\, and between time-indexed and event-based models.
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SUMMARY:Soutenance de thèse de Nicolas Gauville
DESCRIPTION:Nicolas Gauville (ABC) soutiendra sa thèse intitulée « Coordination de plates-formes robotiques autonomes\, en environnement inconnu pour la recherche et le sauvetage« \, le 18 novembre 2022 à 13h30 au Loria.\nRésumé :\n\n\n\n\n\nCette thèse s’intéresse à l’exploration d’environnements inconnus à l’aide d’une flotte de robots autonomes réactifs. L’exploration autonome est utilisée dans différents domaines\, allant des robots aspirateurs aux robots de recherche et de sauvetage utilisés lors de catastrophes naturelles (incendies\, éboulements) ou encore dans des contextes militaires. \nLe travail réalisé au cours de cette thèse a été financé par Safran Electronics & Defense en soutient du projet FURIOUS (FUturs systèmes Robotiques Innovants en tant qu’OUtilS au profit du combattant embarqué et débarqué) de la Direction Générale de l’Armement . Il fait suite au projet Cart-O-Matic\, qui était l’un des cinq projets fondés par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) pour sa participation au concours de robotique « Défi CAROTTE » organisé par la Délégation générale pour l’armement\, et qui a remporté ce concours. \nDe très nombreuses approches de l’exploration autonome existent dans l’état de l’art. Dans cette thèse\, nous avons cherché à explorer efficacement un environnement intérieur en limitant les calculs et communications. Réduire la quantité de calculs nécessaires permet d’économiser les batteries des robots et d’utiliser plus facilement un grand nombre de robots. Réduire les communications permet une économie d’énergie\, mais est également intéressant dans un cadre militaire\, de façon à limiter les risques de compromettre la présence des robots. Un algorithme d’exploration local a été proposé\, permettant de réduire significativement communications et calculs tout en maintenant un haut niveau de performances et publié aux 27èmes Journées Francophones sur les Systèmes Multi-Agents. \nNous avons ensuite proposé une nouvelle approche par carte sémantique\, permettant de segmenter l’environnement en pièces et couloirs\, ainsi qu’un nouvel algorithme d’exploration par contraintes. Cette nouvelle approche permet aux robots de mieux comprendre l’environnement dans lequel ils évoluent\, et de réduire les erreurs de localisation et de perception propres aux capteurs qui les équipent. Notre approche par contrainte permet aux opérateurs de mieux définir les objectifs et priorités des robots\, répondant ainsi aux besoins opérationnels de différentes missions\, notamment dans le cadre de missions de recherche et de sauvetage ou de soutien militaire.
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SUMMARY:PhD defense: Anna Liednikova (Synalp)
DESCRIPTION:Anna Liednikova (Synalp team) will defend her thesis on Thursday\, October 20th at 2 pm in room C005.\nHer thesis is entitled Human-Machine Dialogue in the Medical Field. Using Dialogue to Collect Important Patient Information.\n\nJury composition\n\n– Reviewers :\nAnne Vilnat\, Professor\, Université Paris-Saclay\, France\nSandra Bringay\, Professor\, Université Paul-Valéry Montpellier 3\, France\n– Examiners :\nYannick Toussaint\, Professor\, Université de Lorraine\, France\n– Thesis Director :\nClaire Gardent\, Research Director\, CNRS\, LORIA\, France\n– Invited :\nPhilippe Jolivet\, CEO et co-founder d’ALIAE\, France\n\nAbstract:\n\nHealthcare dialogue systems are developed to automate and simplify routine tasks such as collecting patient information or making an appointment. Often\, these models are trained to mimic doctor-patient interaction as their constant availability is a key feature for patients\, in particular with chronic conditions. Chronic patients regularly visit their doctor and are asked to repeatedly fill in standardized questionnaires\, which may trigger repetitive\, incorrect input. In collaboration with the ALIAE company\, we focus on developing novel dialogue models which can maintain a conversation with the patient while collecting both specific answers to a set of pre-defined questions and serendipitous information about the patient condition that we conjecture\, may be useful for the patient treatment. Specifically\, we propose a dialogue system and automatic questionnaire filling pipeline that should complement existing routine between doctors and patients.\n    \nThis thesis makes three main contributions. We first propose an approach to flexibly guide the user through a pre-defined medical decision tree using naturally written user input. This allows the health-bot to collect  answers to a set of pre-defined questions. To improve user engagement\, increase the probability of all  required medical topics being addressed and allow for further information about the patient condition to be collected\, we then  extend this initial model  by  integrating additional bots designed to handle health-related follow-up questions and maintain small talk. Finally\, we introduce novel zero-shot Question Answering models and pre-processing techniques so that standard\, clinical questionnaires can be automatically filled in based on the content of collected human-bot dialogues.
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SUMMARY:PhD Defense: Abir Laraba (Resist)
DESCRIPTION:Abir Laraba will defend her thesis on Tuesday\, 11th October at 2 pm in room A008. \nHer thesis is entitled « Protocol Abuse Mitigation In SDN Programmable Data Planes ». \n\nAbstract:\n\nThe emergence of the Software-Defined Networking paradigm has supported the development of new network monitoring scheme thanks to network programmability. The first purpose of SDN is to centralize the network intelligence at the control plane with a stateless data plane (i.e.\, network elements\, switches). As a result\, the network monitoring functions require the help of the remote controller or the extension of existing data plane protocols. In recent years\, efforts have been made to make the data plane more programmable and stateful\, permitting customized functions deployment and offloading many applications to network elements (e.g.\,forwarding devices). For example\, the data plane programmability can be enabled by the P4 language that defines how packets are processed in a switch pipeline and supports stateful packet processing. However\, P4 does not provide intuitive stateful abstractions to model behavioral attacks. Therefore\, rethinking on the general abstractions to model and track a complex and stateful behavior in the data plane is necessary. To exploit the opportunities offered by a programmable data plane\, including stateful and real-time packet processing\, we need models which are simple enough to be deployed on a programmable switch with respect to the existing primitives that remain limited and\, at the same time\, capable of capturing a complex behavior.\n\n\nMeantime\, attackers exploit vulnerabilities present in protocols used in the core of the Internet\, such as TCP and DNS. However\, the proposed solutions to detect these attacks require modifying the protocol implementation at the end-hosts or having a negative impact on benign flows. Therefore\, patching at the scale of the Internet would require much time for deployment\, such as in the case of DNSSEC. In this thesis\, we address these shortcomings by designing a security function (i.e.\, an attack mitigation approach) that can be deployed in an SDN programmable data plane. We propose an abstraction based on an Extended Finite State Machine (EFSM) to model an attack behavior. To detect sophisticated attacks such as multi-step attacks\, we extend it with Petri Net to synchronize the detection of a set of attack steps. We present how these models can be mapped to P4 primitives so that we can detect and react against an attack within the network. We present three attacks from Layer-3\, Layer-4\, and Layer-7 of the OSI model\, namely the ECN protocol abuse\, the Optimistic ACK attack\, and the recent DNS multi-step cache poisoning attack. Our approach does not require modifying protocol implementation at the end hosts. Besides\, our solution leverages programmable data planes\, enabling flow tracking and reaction against attacks in real-time within the network
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SUMMARY:PHD Defense: Hans-Jörg Schurr (Veridis)
DESCRIPTION:Hans-Jörg Schurr (Veridis Team) will defend his thesis on Friday\, 7th October at 3pm at Loria. His thesis is entitled « Stronger SMT Solvers for Proof Assistants: Proofs\, Quantifier Simplification\, Strategy Schedules ». \nAbstract:\nThis thesis presents three contributions that have the same underlying\nmotivation: to improve the utility of SMT solvers as backends for proof\nassistants. SMT solvers are automated theorem provers that combine\npropositional reasoning with theories.  Proof assistants are tools\nthat empower users to write formally checked proofs. To help the user\,\nproof assistants can provide automation by integrating with automated\ntheorem provers. \nProof assistants typically accept only proofs that are constructed in\nthe trusted kernel of the assistant.  The first contribution addresses\nthe reconstruction of SMT proofs in a proof assistant.  We present the\nAlethe proof format for SMT solvers.  It improves and unifies previous\nwork on proof generation from SMT solvers.  The vast majority of these\nimprovements were informed by the experience provided by a concrete effort\nof reconstructing Alethe proofs in the proof assistant Isabelle. \nSMT problems generated by proof assistants usually really heavily\non quantifiers.  Since SMT solvers excel on quantifier free problems\,\nthey use quantifier instantation to generate quantifier free formulas.\nThe second contribution improves quantifier instantiation. It is a\nunification-based method that augments the problem with shallow quantified\nformulas obtained from assertions with nested quantifiers. These\nnew formulas help unlocking the regular instantiation techniques\, but\nparsimony is necessary since they might also be misguiding.  The method\nallows the solver to prove more formulas\, faster. \nThe heuristics of an SMT solvers can be parameterized.  A specific\nparameterization of the entire solver is called a strategy\, and the best\nstrategy usually differs from problem to problem. The third contribution\nis a toolbox to work with strategy schedules.  A key component of the\ntoolbox is a tool that uses integer programming to generate strategy\nschedules.  Beyond this tool\, the toolbox also contains tools for\nsimulating and analyzing schedules. We used the toolbox to select\nstrategies that solve many problems generated by Isabelle. \nJury:\n\nDirecteurs de thèse : Stephan MERZ (Université de Lorraine\, Inria)\, Pascal FONTAINE (Université de Liège)\, Jasmin BLANCHETTE (Vrije Universiteit Amsterdam)\nRapporteurs : Frédéric BLANQUI (Université Paris Saclay\, Inria)\, Elaine PIMENTEL (University College London)\nExaminateurs : Chantal KELLER (Université Paris Saclay\, LMF)\, Christophe RINGEISSEN (Université de Lorraine\, Inria)\, Cesare TINELLI (The University of Iowa)
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SUMMARY:PHD Defense: Nicolas Lasolle (K)
DESCRIPTION:Nicolas Lasolle (K Team) will defend his thesis on Friday\, 7th October at 10 am at Loria. \nHis thesis is entitled « Un système d’interrogation flexible pour le Web sémantique : application à la correspondance d’Henri Poincaré ». \nRésumé \nDe nombreux travaux historiques portent sur la vie et l’œuvre scientifique d’Henri Poincaré (1854-1912)\, notamment au travers de l’étude et de la publication du corpus de sa correspondance. Des travaux numériques s’appuyant sur le Web sémantique visent à offrir de nouveaux outils aux chercheurs étudiant ce corpus. Un constat est qu’il est parfois difficile pour les historiens de formuler des requêtes pour retrouver des données intéressantes. Ce travail de recherche propose un système d’interrogation capable de guider les utilisateurs en leur suggérant de nouveaux critères de recherches. Ces suggestions s’appuient sur des règles exploitant les connaissances historiques du corpus. Au travers de l’utilisation de ce système\, réutilisable dans d’autres contextes\, ces travaux s’interrogent également sur l’évolution des pratiques de recherche en histoire\, et tendent à illustrer comment un tel système d’interrogation flexible peut encourager la découverte de connaissances. \nAbstract \nNumerous historical works are devoted to the life and the scientific work of Henri Poincaré (1854-1912)\, in particular through the study and the publication of his correspondence. Digital work based on Semantic Web intends to offer new tools for researchers studying this corpus. One observation is that it is sometimes difficult for historians to formulate queries to find relevant data. This research work proposes a query system guiding users by suggesting new search criteria. These suggestions are based on rules exploiting corpus historical knowledge. Through the use of this system\, which can be reused in other contexts\, this work also questions the evolution of research practices in history and aims at illustrating how such a flexible query system can stimulate knowledge discovery.
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SUMMARY:Soutenance de thèse de Laure Crochepierre
DESCRIPTION:Laure Crochepierre soutiendra sa thèse intitulée « Apprentissage automatique interactif pour les opérateurs du réseau électrique« \, réalisée sous la direction de Lydia Boudjeloud-Assala et la supervision de Vincent Barbesant (RTE)\, le mardi 27 septembre 2022 à 10h00  à Centrale Supelec Metz.\n\nRésumé :\nDans le contexte de la transition énergétique et de l’augmentation des interconnexions entre les réseaux de transport d’électricité en Europe\, les opérateurs du réseau français doivent désormais faire face à davantage de fluctuations et des dynamiques nouvelles sur le réseau. Pour garantir la sûreté de ce réseau\, les opérateurs s’appuient sur des logiciels informatiques permettant de réaliser des simulations\, ou de suivre l’évolution d’indicateurs créés manuellement par des experts grâce à leur connaissance du fonctionnement du réseau. Le gestionnaire de réseau de transport d’électricité français RTE (Réseau de Transport d’Electricité) s’intéresse notamment aux développements d’outils permettant d’assister les opérateurs dans leur tâche de surveillance des transits sur les lignes électriques. Les transits sont en effet des grandeurs particulièrement importantes pour maintenir le réseau dans un état de sécurité\, garantissant la sûreté du matériel et des personnes. Cependant\, les indicateurs utilisés ne sont pas faciles à mettre à jour du fait de l’expertise nécessaire pour les construire et les analyser. Pour répondre à la problématique énoncée\, cette thèse a pour objet la construction d’indicateurs\, sous la forme d’expressions symboliques\, permettant d’estimer les transits sur les lignes électriques. Le problème est étudié sous l’angle de la Régression Symbolique et investigué à la fois par des approches génétiques d’Evolution Grammaticale et d’Apprentissage par Renforcement dans lesquelles la connaissance experte\, explicite et implicite\, est prise en compte. Les connaissances explicites sur la physique et l’expertise du domaine électrique sont représentées sous la forme d’une grammaire non-contextuelle délimitant l’espace fonctionnel à partir duquel l’expression est créée. Une première approche d’Evolution Grammaticale Interactive propose d’améliorer incrémentalement les expressions trouvées par la mise à jour d’une grammaire entre les apprentissages évolutionnaires. Les expressions obtenues sur des données réelles issues de l’historique du réseau sont validées par une évaluation de métriques d’apprentissages\, complétée par une évaluation de leur interprétabilité. Dans un second temps\, nous proposons une approche par renforcement pour chercher dans un espace délimité par une grammaire non-contextuelle afin de construire une expression symbolique pertinente pour des applications comportant des contraintes physiques. Cette méthode est validée sur des données de l’état de l’art de la régression symbolique\, ainsi qu’un jeu de données comportant des contraintes physiques pour en évaluer l’interprétabilité. De plus\, afin de tirer parti des complémentarités entre les capacités des algorithmes d’apprentissage automatique et de l’expertise des opérateurs du réseau\, des algorithmes interactifs de Régression Symbolique sont proposés et intégrés dans des plateformes interactives. L’interactivité est employée à la fois pour mettre à jour la connaissance représentée sous forme grammaticale\, analyser\, interagir avec et commenter les solutions proposées par les différentes approches. Ces algorithmes et interfaces interactifs ont également pour but de prendre en compte de la connaissance implicite\, plus difficile à formaliser\, grâce à l’utilisation de mécanismes d’interactions basés sur des suggestions et des préférences de l’utilisateur.\n\n\nJury :\n\n\nDirectrice de thèse : Mme Lydia Boudjeloud-Assala\, MCF\, HDR\, Université de Lorraine\nRapporteurs : Mme Laure Berti-Equille\, DR Institut de Recherche pour le Développement\nM. Antoine Cornuéjols\, Pr Agroparistech\nExaminateurs : Mme Marianne Clausel\, Pr Université de Lorraine\nM. Matthieu Geist\, Pr Université de Lorraine – Google Brain\nM. Christian Derquenne\, Dr  EDF\nInvités : M. Vincent Barbesant\, RTE\nM. Antoine Marot\, RTE\nM. Benjamin Donnot\, Dr RTE
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LOCATION:CentraleSupélec Metz\, 2\, rue Edouard Belin\, Metz\, France
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SUMMARY:Soutenance de thèse : Pierre Lermusiaux (VeriDis)
DESCRIPTION:Pierre Lermusiaux (VeriDis) soutiendra sa thèse intitulée « Analyse statique de transformations pour l’élimination de motifs« \, effectuée sous la direction de Pierre-Étienne Moreau et Horatiu Cirstea. La soutenance aura lieu le jeudi 8 septembre à 9h30 en salle A008 au Loria. \nRésumé :\n\nLa transformation de programmes est une pratique très courante dans le domaine des sciences informatiques. De la compilation à la génération de test en passant par de nombreuses approches d’analyse de codes et de vérification formelle des programmes\, c’est un procédé qui est à la fois omniprésent et crucial au bon fonctionnement des programmes et systèmes informatiques. Cette thèse propose une étude formelle des procédures de transformation de programmes dans le but d’exprimer et de garantir des propriétés syntaxiques sur le comportement et les résultats d’une telle transformation. \nDans le contexte de la vérification formelle des programmes\, il est en effet souvent nécessaire de pouvoir caractériser la forme des termes obtenus par réduction suivant une telle transformation. En s’inspirant du modèle de passes de compilation\, qui décrivent un séquençage de la compilation d’un programme en étapes de transformation minimales n’affectant qu’un petit nombre des constructions du langage\, on introduit\, dans cette thèse\, un formalisme basé sur les notions de filtrage par motif et de réécriture permettant de décrire certaines propriétés couramment induites par ce type de transformations. \nLe formalisme proposé se repose sur un système d’annotations des symboles de fonction décrivant une spécification du comportement attendu des fonctions associées. On présente alors une méthode d’analyse statique permettant de vérifier que les transformations étudiées\, exprimées par un système de réécriture\, satisfont en effet ces spécifications. \n\n\nMembres du jury :\n\nDirecteur de thèse :\n\n\nPierre-Étienne Moreau\, Université de Lorraine\nHoratiu Cirstea\, Université de Lorraine\n\n\nRapporteurs :\n\n\nOlga Kouchnarenko\, Unversité de Franche-Comté\nThomas Genet\, Université de Rennes\n\n\nExaminateurs :\n\n\n\n\nMaribel Fernandez\, King’s College\nMarc Pantel\, ENSEEIHT
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