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SL-DRT-24-0016 - Modélisation avancée des couches de diffusion des gaz (GDL) pour piles à combustibles PEMFC: imprégnatio

Wed, 11 Oct 2023 02:15:11 Z

Domaine : Défis technologiques
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Dans le cadre de solutions H2 pour la transition énergétique, la pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) est une solution pertinente pour la production d’énergie électrique à faible teneur en carbone. Le projet européen DECODE propose de développer une chaîne entièrement numérique d’outils de conception, en intégrant les propriétés des matières premières et la fabrication et l’assemblage des différents composants, pour prédire la performance de cette pile « virtuelle ». Cela aidera à réduire le coût et le temps de développement des matériaux / composants améliorés adaptés aux différentes applications à l’avenir. Le composant considéré dans cette thèse est la couche de diffusion de gaz (GDL), qui est une combinaison d’un substrat microporeux fibreux et d’une couche micro/nano poreuse (MPL pour la couche microporeuse). Le travail sera divisé en différentes étapes : a) basé sur des images 3D (réelles ou virtuelles) du substrat fibreux, simulation du traitement hydrophobe et du dépôt du MPL ainsi que de leur séchage pour déterminer la distribution 3D des divers composants (fibres, hydrophobie et MPL); b) simulation des propriétés de transport mono et diphasique de la GDL comme données d'entrée des modèles de performance à plus grande échelle; c) analyse de sensibilité des principaux procédés de fabrication (propriétés de l’encre, paramètres de séchage… )

Modélisation avancée des couches de diffusion des gaz (GDL) pour piles à combustibles PEMFC: imprégnation et séchage des encres, distributions 3D et propriétés effectives

SL-DRT-24-0005 - L'apprentissage de la manipulation fine et dextre par la vision et les observations kinesthésiques

Wed, 11 Oct 2023 02:15:11 Z

Domaine : Défis technologiques
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
La manipulation robotique fine et dextre pose des défis importants en raison de la nécessité d'une manipulation d'objets précise, de la coordination des forces de contact et de l'utilisation des observations visuelles. Cette recherche vise à relever ces défis en examinant l'intégration des capteurs visuels et kinesthésiques et des techniques sim2real. L'objectif est de développer des algorithmes et des modèles de bout en bout qui permettent aux robots de manipuler des objets avec une précision et une adaptabilité exceptionnelles. La recherche se concentrera sur l'apprentissage à partir de données à grande échelle, le transfert de connaissances des simulations aux scénarios du monde réel et la généralisation efficiente par le réglage fin à faible échantillonnage.

L'apprentissage de la manipulation fine et dextre par la vision et les observations kinesthésiques

SL-DRT-24-0030 - Tests basés sur des scénarios pour les systèmes automatisés : améliorer la sécurité et la fiabilité conf

Wed, 11 Oct 2023 02:15:11 Z

Domaine : Défis technologiques
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Cette recherche vise à étudier l'efficacité des tests basés sur des scénarios en tant qu'approche complète et robuste pour évaluer les performances des Systèmes Automatisés (SA) tout en améliorant leur sécurité et leur fiabilité par rapport aux réglementations et aux normes. L'objectif principal de cette thèse sera d'étudier les avantages des tests basés sur des scénarios pour les systèmes automatisés et leur conformité aux réglementations et aux normes. Les sous-objectifs suivants seront poursuivis : - Effectuer une étude de la littérature et des pratiques sur les méthodologies de test des SA, en mettant l'accent sur les défis uniques posés par les algorithmes complexes de prise de décision des SA et l'interaction avec l'environnement dynamique. - Développer un framework de test basé sur des scénarios pour l'identification, la génération, la sélection et l'exécution systématiques de scénarios réalistes et divers, pour les SA - Analyser les lacunes ou les domaines de non-conformité concernant les concepts et exigences clés décrits dans les réglementations et les normes et examiner leur applicabilité, leurs implications et leurs améliorations pour les tests basés sur des scénarios. - Effectuer une évaluation du framework proposé à travers différentes applications réelles et quasi réalistes (divers types, différents niveaux d'automatisation et divers scénarios réels) pour évaluer l'applicabilité et les avantages de la méthodologie. Les résultats et les recommandations de cette recherche guideront in fine les fabricants, les régulateurs et les parties prenantes dans le développement et la validation de SA conformes au cadre réglementaire, favorisant le déploiement sûr et responsable des systèmes automatisés à l'avenir.

Tests basés sur des scénarios pour les systèmes automatisés : améliorer la sécurité et la fiabilité conformément aux réglementations et aux normes

SL-DRT-24-0026 - Estimation de l'incertitude d'un réseau de neurones profond sur des cibles embarquées

Wed, 11 Oct 2023 02:15:11 Z

Domaine : Défis technologiques
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Au cours de la dernière décennie, les réseaux neuronaux profonds (DNN) sont devenus un choix populaire pour mettre en œuvre les composants basés sur de l'apprentissage (LEC) dans les systèmes automatisés grâce à leur efficacité dans le traitement d'entrées complexes et à leur puissant apprentissage de représentation qui surpasse les performances des méthodes traditionnelles. Malgré les progrès remarquables réalisés dans l'apprentissage des représentations, les réseaux neuronaux doivent également représenter la confiance dans leurs prédictions pour pouvoir être déployés dans des systèmes critiques en termes de sécurité. Les réseaux neuronaux bayésiens (BNN) offrent un cadre fondé sur des principes pour modéliser et capturer l'incertitude dans les LEC. Cependant, l'inférence exacte dans les BNN est difficile à calculer. Nous nous appuyons donc sur des techniques d'échantillonnage pour obtenir une approximation de la véritable postériorité des poids afin de calculer la distribution prédictive postérieure (inférence). À cet égard, des méthodes d'échantillonnage relativement simples mais coûteuses en calcul et en mémoire ont été proposées pour l'inférence bayésienne approximative afin de quantifier l'incertitude dans les DNN, par exemple le Monte-Carlo dropout ou les Deep Ensembles. L'estimation efficace de l'incertitude des DNN sur des plates-formes matérielles à ressources limitées reste un problème ouvert, limitant l'adoption dans les applications de systèmes hautement automatisés qui possèdent des budgets de calcul et de mémoire stricts, des contraintes de temps courtes et des exigences de sécurité. Cette thèse vise à développer de nouvelles méthodes et des optimisations matérielles pour une estimation efficace et fiable de l'incertitude dans les architectures DNN modernes déployées dans des plateformes matérielles avec des ressources de calcul limitées.

Estimation de l'incertitude d'un réseau de neurones profond sur des cibles embarquées

SL-DRT-24-0017 - Explorer l'avenir des communications par satellite : nouvelles antennes à réseaux transmetteurs à dépoin

Wed, 11 Oct 2023 02:15:11 Z

Domaine : Défis technologiques
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Le CEA Leti propose un sujet de Doctorat pour développer de nouvelles antennes à balayage électronique efficaces pour la transmission de données des communication par satellite (Satcom). Des nouvelles architecture antennaires efficaces et à balayage électronique de faisceau sont essentielles pour les futures communications par satellite (Satcom). Les antennes à lentilles plates reconfigurables électroniquement, également connues sous le nom de réseaux transmetteurs, constituent une architecture prometteuse pour obtenir des performances de balayage élevées. Chaque élément de la lentille plate introduit un déphasage optimisé sur l'onde émise par une source primaire, afin d'orienter et de façonner le diagramme de rayonnement. Le profil de phase sur la lentille peut être modifié dynamiquement en ajoutant des dispositifs reconfigurables dans les cellules, tels que des commutateurs (par exemple des diodes pin) ou des varactors. Par rapport aux réseaux phasés, ces antennes atteignent une collimation de faisceau à gain élevé avec une consommation d'énergie et une complexité architecturale considérablement réduites. Ce travail de doctorat vise à proposer et à démontrer expérimentalement de nouveaux concepts et méthodes de conception pour les antennes à lentilles plates à orientation électronique du faisceau à large bande/multibande. Les principaux objectifs de recherche sont les suivants: . Etude de nouvelles approches pour la conception de cellules unitaires avec de larges diagrammes de rayonnement, des performances stables sous incidence oblique et un fonctionnement à large bande/multibande. . Nouvelles solutions de conception pour permettre un contrôle électronique fin du déphasage introduit par les cellules. Des cellules multicouches comprenant des diodes pin ou des varactors, ou une combinaison des deux, seront analysées. Les compromis entre la résolution de phase, la largeur de bande, la consommation d'énergie, le nombre de dispositifs reconfigurables et les lignes de polarisation seront étudiés. . Développement de procédures de synthèse dédiées pour permettre le contrôle indépendant et la mise en forme du diagramme de rayonnement à deux ou plusieurs fréquences. . Démonstration expérimentale de prototypes à faisceau fixe à double bande et à orientation électronique du faisceau en 2D à gain élevé, permettant d'obtenir des plages de balayage extrêmement larges (±60° ou plus). Les démonstrateurs seront optimisés pour fonctionner dans les bandes typiques des télécommunications par satellite (par exemple autour de 20 GHz et 30 GHz).

Explorer l'avenir des communications par satellite : nouvelles antennes à réseaux transmetteurs à dépointage de faisceau sur un large secteur angulaire pour la transmission de données

SL-DRT-24-0055 - Développement de matériaux d'électrode durables pour la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau

Wed, 11 Oct 2023 02:15:11 Z

Domaine : Défis technologiques
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
L'électrolyse haute température (EHT) est aujourd'hui envisagée comme la technologie à haut rendement pour produire l'hydrogène avec un faible impact carbone. La réaction d’électrolyse a lieu dans une cellule constituée d’un empilement de couches céramiques, dans laquelle une molécule d'eau se dissocie sous l'effet d'un courant électrique et d'un apport de chaleur pour former de l'hydrogène et de l'oxygène. Pour rendre la technologie EHT en adéquation avec les objectifs de développement durable de l'Accord de Paris, il est essentiel de réduire la dépendance aux matières premières critiques (Critical Raw Materials CRM) de cette technologie. La thèse proposée s’inscrit dans le cadre d’un projet européen, SUSTAINCELL. Celui-ci vise à soutenir l'industrie européenne dans le développement de la prochaine génération d'électrolyseurs et de technologies de piles à combustible (à basse et haute température) en développant une chaîne d'approvisionnement européenne durable de matériaux, de composants et de cellules. L’objectif de la thèse est de limiter l’utilisation de matériaux critiques dans le matériau d’électrode à oxygène, un oxyde de structure pérovskite à base de lanthane, de strontium, de cobalt et de fer, en substituant les éléments critiques par de nouveaux cations. En parallèle, une partie des travaux sera menée sur l’optimisation du procédé de synthèse, en termes de rendement et de montée en capacité. Après une étude bibliographique sur les matériaux d’électrodes à oxygène, le travail proposé sera dans un premier temps axé sur la synthèse par voie chimique ainsi que sur la caractérisation fine de différentes compositions. La compatibilité thermique et chimique avec les autres matériaux constituant la cellule sera étudiée, puis ce travail débouchera sur la mise en forme des matériaux avec les propriétés les plus intéressantes afin de les tester électriquement et électrochimiquement. Le comportement électrochimique de l’électrode sera analysé afin de comprendre l’influence des substitutions et de déterminer les performances électrochimiques

Développement de matériaux d'électrode durables pour la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau

SL-DRT-24-0004 - Etude de méthodes d’inversion basées sur de la simulation et de l’apprentissage machine pour la caractér

Wed, 11 Oct 2023 02:15:11 Z

Domaine : Défis technologiques
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
Le travail de thèse s’inscrit dans le cadre des activités du Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC) dans le domaine du Contrôle Non-Destructif (CND), et vise à caractériser des défauts en inversant des images ultrasonores de type TFM (Total Focusing Method) ou PWI (Plane Wave Imaging) via des méthodes d’apprentissage automatique et des bases de données simulées avec la plate-forme logicielle CIVA. Un premier volet portera sur l’inversion des images pour caractériser un défaut (localisation, taille, orientation…) sans a priori sur les caractéristiques recherchées, et ce, en exploitant les artefacts d’imagerie liés à l’emploi de modes de propagation non adaptés. Dans un deuxième volet, cette démarche d’inversion sera mise en œuvre dans une situation plus réaliste où les images sont affectées par des incertitudes sur les propriétés du composant et/ou sur le dispositif expérimental. Pour réduire les temps de calcul de la base de données, et gagner en robustesse et précision, on étudiera la faisabilité d’inverser de l’imagerie rapide combinant, par exemple, la méthode PWI et des méthodes de reconstruction dans le domaine de Fourier, voire la faisabilité d’inverser directement les signaux ou les spectres en s’affranchissant du calcul des images. Le méthode d’inversion sera évaluée expérimentalement avec différentes maquettes représentatives de composants industriels, et, à l’issue de thèse, une preuve de concept temps-réel sera démontrée en implémentant l’imagerie et l’inversion dans un système prototype de laboratoire.

Etude de méthodes d’inversion basées sur de la simulation et de l’apprentissage machine pour la caractérisation de défauts en imagerie ultrasonore multi-éléments

SL-DES-24-0155 - Modélisation des sections efficaces nucléaires ab-initio combinant théorie de la matrice R et fonctions

Wed, 11 Oct 2023 02:15:11 Z

Domaine : Physique théorique
Contrat : Thèse
Description du sujet de thèse :
La physique nucléaire microscopique vise à modéliser les propriétés de structure et de réaction des noyaux atomiques en se plaçant à l’échelle des nucléons avec comme ingrédient de base l’interaction élémentaire entre nucléons. Parmi les approches microscopiques, les méthodes ab-initio s’appuient sur des interactions dérivées de manière systématique via une théorie effective de la Chromo-Dynamique Quantique et ajustées dans les systèmes légers. La description quantique de N corps en interaction est transcrite dans une fonction d’onde solution de l’équation de Schrödinger à N corps. Plusieurs stratégies ont été élaborées pour approcher une solution exacte. Parmi elles, la théorie des fonctions de Green auto-cohérente reformule le problème à N corps en substituant la fonction d’onde inconnue par des fonctions de Green. Un aspect intéressant de cette théorie est qu’elle fait intervenir un champ – systématiquement améliorable – pouvant décrire l’interaction « ressentie » par un nucléon approchant le noyau. Ce champ – la « self-energy » – utilisé dans le calcul de la structure d’un noyau isolé est donc utilisable pour traiter les réactions nucléaires impliquant ce noyau. Dans un premier temps, l’étudiant devra assimiler le formalisme et prendre en main les outils associés, notamment le code HFB sphérique sPAN donnant les contributions à l’ordre 1 dans le formalisme des fonctions de Green. Les diagrammes d’interaction correspondant à l’ordre supérieur devront ensuite être implémentés. Enfin la self-energy obtenue sera utilisée pour représenter des réactions nucléaires, notamment en s’appuyant sur la théorie de la matrice-R qui permet de décrire l’état d’un nucléon dans le continuum, c’est-à-dire non-lié au noyau. Cette approche permet de traiter à la fois les contributions directe et d’échange de l’interaction du nucléon avec le noyau.

Modélisation des sections efficaces nucléaires ab-initio combinant théorie de la matrice R et fonctions de Green auto-cohérentes