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Moteur de recherche d'offres d'emploi CEA

Régularisation bayésienne "Spike & Slab" pour la spectrométrie à haute intensité H/F


Détail de l'offre

Informations générales

Entité de rattachement

Le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) est un organisme public de recherche.

Acteur majeur de la recherche, du développement et de l'innovation, le CEA intervient dans le cadre de ses quatre missions :
. la défense et la sécurité
. l'énergie nucléaire (fission et fusion)
. la recherche technologique pour l'industrie
. la recherche fondamentale (sciences de la matière et sciences de la vie).

Avec ses 16000 salariés -techniciens, ingénieurs, chercheurs, et personnel en soutien à la recherche- le CEA participe à de nombreux projets de collaboration aux côtés de ses partenaires académiques et industriels.  

Référence

2021-19429  

Description du poste

Domaine

Mathématiques, information  scientifique, logiciel

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Régularisation bayésienne "Spike & Slab" pour la spectrométrie à haute intensité H/F

Sujet de stage

Dans ce stage, nous proposons d'aborder le problème de la spectrométrie de rayonnement à haut taux de comptage en utilisant une régularisation bayésienne parcimonieuse de type "Spike & Slab". Pour cet a priori, une solution du maximum a posteriori (MAP) peut-être obtenue par une technique "Expectation-Maximization" (EM). Dans cette approche, nous proposons ainsi de représenter le système linéaire sous forme d'un modèle d'espace d'état, afin de permettre une maximisation efficace de la log-postérieure à l'étape M.
La méthode a donné lieu à une évaluation préliminaire sur signaux synthétiques et réels. Vu le très important volume de données à traiter, une parallélisation efficace du code ainsi qu'une gestion maîtrisée de la mémoire se révèlent nécessaires. C'est pourquoi nous proposons au cours du stage de programmer l'algorithme en langage Rust de façon à répondre aux exigences mentionnées de développement dès la phase de conception/compilation.

Durée du contrat (en mois)

6

Description de l'offre

Contexte

La spectrométrie gamma est une technique instrumentale qui vise l’estimation de la distribution d’énergie (spectre) d’un élément radioactif. Elle met en œuvre un détecteur de rayonnement couplé à une électronique d’amplification et de numérisation.

Etat de l'art

Le traitement conventionnel du signal spectrométrique est historiquement inspiré des techniques radaristes et repose sur une approximation du filtre adapté couplée à une étape de détection et d’estimation de maximum. Ce traitement, essentiellement linéaire, reste satisfaisant quand le taux de comptage en entrée du système (assimilable à l’intensité d’un processus de Poisson) demeure modéré. En effet, l’approximation implicite étayant cette approche revient à supposer que chaque impulsion (issue de l’interaction d’une particule avec le système) est suffisamment distante temporellement de ses voisines. Or, quand l’intensité du processus de Poisson augmente, cette hypothèse n’est plus vérifiée et des phénomènes d’empilements apparaissent, invalidant ainsi le cadre d’analyse et dégradant l’estimation du spectre.

Dans ces conditions, la spectrométrie de rayonnement sera favorablement abordée dans un cadre de problème inverse où l’on cherche à estimer l’entrée d’un système linéaire à partir de l’observation de sa sortie bruitée. Le signal d’entrée étant ici supposé parcimonieux (constitué majoritairement de zéros), il est usuel de lui appliquer une pénalité L1. Cependant, cette approche requiert des techniques d’optimisation peu propices au traitement de gros volumes de données (typiquement de l’ordre de plusieurs dizaines de milliards d'échantillons temporels pour la construction d’un spectre). C'est pourquoi, nous suggérons d'évaluer pendant ce stage une approche basée sur une régularisation bayésienne Spike & Slab permettant une maximisation efficace de la log-postérieure.

Déroulement

Le stage se situera au centre du CEA Paris-Saclay, Institut List, et sera co-encadré au sein de deux laboratoires : le LCAE pour les aspects liés à la spectrométrie et à l’instrumentation et le LM2S pour l’algorithmie et le développement logiciel. L’étude proposée ici s’inscrit dans une perspective où le LCAE envisage également, dans le contexte d’un futur doctorat, de travailler sur la conception d’une architecture de calculateur temps réel répondant aux exigences de la classe d’algorithmes à laquelle appartient celui envisagé dans ce présent stage.

Contacts

LM2S : eric.barat@cea.fr, juan-carlos.garcia-hernandez@cea.fr
LCAE : frederick.carrel@cea.fr, gwenole.corre@cea.fr

Moyens / Méthodes / Logiciels

Langage Rust

Profil du candidat

Ce stage de 6 mois s’adresse à des étudiants ingénieurs/M2 en traitement du signal / apprentissage statistique et disposant de solides bases en développement logiciel (ainsi que de l’intérêt pour celui-ci).

Localisation du poste

Site

Saclay

Localisation du poste

France, Ile-de-France

Ville

Saclay

Critères candidat

Diplôme préparé

Bac+5 - Master 2

Formation recommandée

Maser 2 / diplôme d'ingénieur apprentissage statistique