Rôle et avantages de l'intelligence artificielle dans la modélisation du transfert radiatif dans les atmosphères gazeuses et son application à l'analyse des données satellitaires.

Doctorante : Cindy DELAGE

Laboratoire INSA : CETHIL - Centre d'Énergétique et de Thermique de Lyon

École doctorale : ED162 : MEGA de Lyon (Mécanique, Énergétique, Génie civil, Acoustique)

L'étude de l'atmosphère terrestre nécessite le traitement de données massives issues d'instruments de télédétection. Ce traitement permet d'estimer des variables thermophysiques telles que la température et les concentrations de différentes espèces. Pour obtenir ces informations, plusieurs étapes de traitement sont indispensables. L'une de ces étapes concerne le calcul de la transmissivité dans le but de résoudre !'Équation de Transfert Radiatif. En théorie, un calcul exact est possible en utilisant le modèle dit raie par raie (Line-by-Line, LBL). Cependant, ce modèle requiert un temps de calcul extrêmement élevé, ce qui le rend prohibitif pour les applications atmosphériques, où le nombre de raies à prendre en compte peut atteindre des millions. Pour cette raison, la méthodologie LBL est principalement utilisée comme référence pour valider des modèles visant à estimer la transmissivité avec la plus grande précision possible par rapport aux calculs LBL, et dans le moindre temps de calcul (CPU) possible. Ainsi, un nouveau modèle a été proposé ces dernières années, appelé 1-distributions. L'objectif principal de ce manuscrit est de proposer un résumé de l'état de l'art de ce modèle, puis des perspectives de recherche afin d'en améliorer la précision. En complément, de premières validations dans des cas d'application concrets utilisant les instruments Metlmage (EUMETSAT, ESA) et TROPOMI (ESA) seront proposées en annexe du manuscrit. La perspective de recherche consiste principalement à combiner des outils de physique et de statistiques, ou d'apprentissage automatique, pour optimiser les poids impliqués dans le modèle 1-distributions. Dans les cas d'application préliminaires, cette étape d'optimisation conduit à une erreur relative maximale inférieure à 0,5 % par rapport au calcul LBL, avec un temps de calcul de 10 ms pour un calcul atmosphérique complet (1200 valeurs, une tous les 0,5 km). Ces résultats devront être validés et généralisés dans de futures recherches, pour que ces perspectives de recherches deviennent des méthodologies validées.

De Rosalind Franklin au Covid-19 en passant par l’IA : la science intègre

L’histoire des sciences est jalonnée de découvertes brillantes, d’aventures fascinantes, de trajectoires personnelles hors du commun, mais également de scandales. L’une des atteintes les plus marquantes à l’éthique scientifique est celle de l’histoire de Rosalind Franklin et du cliché 51, mettant en évidence la structure à double hélice de l’ADN. Quelques années plus tard, Jocelyn Bell Burnell, astrophysicienne britannique, se voyait déposée du Prix Nobel pour la découverte des pulsars. Autour de ces deux femmes exceptionnelles, des scientifiques ont eu un comportement peu intègre. Cet entretien avec Bruno Allard, référent à l’intégrité scientifique de l’INSA Lyon, brosse le portrait du principe de l’éthique, socle de confiance pour que la science reste un outil pertinent au service du progrès et de l’innovation pour le bien commun.

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Et si on (re)mettait du Care au cœur de la technique ?

Comment accorder technique et valeurs du soin dans un monde « qui se veut de plus en plus soignant, mais qui se révèle être de moins en moins soigneux » ? Appliquées à la technique, les valeurs des éthiques du Care, fondées sur l’empathie et le soin mutuel, peuvent-elles contribuer à un monde plus soutenable ? Pour Jean-Philippe Pierron, cela ne fait aucun doute. Lors du 4ᵉ séminaire Let’s look up : Ingénierie et Recherche par le prisme du concept « One Health », le 28 novembre 2024, il a évoqué les moyens intellectuels et pratiques à mettre en œuvre pour rendre cela possible.
 

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Mob-Energy : un coup d’avance sur la recharge électrique

Folie d’étudiants ingénieurs, coup de poker ou bien véritable pari sur l’avenir ? Probablement un peu des trois à la fois. Quasiment dix ans après leur sortie des bancs de l’INSA Lyon, Salim El Houat, Ilyass Haddout et Maxime Roy, ont bel et bien transformé leur projet en réalité. Mob-Energy, société spécialisée dans le reconditionnement des batteries et la recharge de véhicules électriques, compte aujourd’hui une cinquantaine de collaborateurs, et s’est installée depuis janvier 2024 dans une toute nouvelle usine sur un site industriel à Vénissieux. L’article revient sur  cette success-story ambitieuse et visionnaire, avec l’un de ses fondateurs.
 

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Prothèses de membres : quand l’objet technique s’invite dans l’intimité des corps

Il existe aujourd’hui une grande diversité de prothèses, qui varient en matière de matériaux, de formes et d’usages. Mais comment ces dispositifs s’intègrent-ils réellement dans le quotidien, la mobilité et l’intimité de ceux et celles qui les portent ? L’appropriation de la prothèse, c’est-à-dire l’intégration aux sensations, aux mouvements et aux habitudes de vie, ne va pas toujours de soi.
Lucie Dalibert, chercheuse au laboratoire S2HEP, explore cette relation complexe entre les corps et les technologies, dans le cadre du projet de recherche « Amélioration du parcours d’appropriation des dispositifs prothétiques » (APADiP). 
 

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Reconstruction bimodale d'images TEP/IRM assistée par intelligence artificielle

Doctorant : Valentin GAUTIER

Laboratoire INSA : CREATIS - Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l'image pour la Santé
École doctorale : ED160 : Électronique, Électrotechnique, Automatique de Lyon

L'imagerie TEP/IRM est une méthode d'imagerie médicale qui gagne progressivement en popularité. Sa capacité à coupler une image anatomique de haute résolution fournie par l'IRM avec l'information fonctionnelle fournie par la TEP en font un outil prometteur en oncologie ou en neurosciences. Une contrainte majeure de cette technique d'imagerie est sa durée d'acquisition pouvant monter jusqu'à une heure. Diminuer le temps d'acquisition est ainsi un enjeu majeur qui permettrait d'augmenter le confort des patients et augmenter la disponibilité des machines. L'objectif dans cette thèse est de mettre au point de nouvelles méthodes de reconstruction faisant usage de la présence des deux modalités pour obtenir des images d'une qualité standard dans la pratique clinique avec des temps d'acquisitions plus courts. Est ainsi proposée dans un premier temps une méthode de reconstruction TEP guidée par IRM s'appuyant sur un autoencodeur variationnel bimodal pré entraîné sur des données de qualité clinique standard. Celui-ci est utilisé pour contraindre les solutions du problème inverse et permet, à travers son espace latent, d'obtenir une représentation jointe des deux modalités. Cette méthode apparaît robuste au bruit comparée à des méthodes classiques, témoignant ainsi de l'utilisation de l'information de la deuxième modalité pour compenser l'ajout de bruit sur les données. Cette méthode est ensuite étendue à la reconstruction jointe de la TEP et de l'IRM et sont explorées différentes architectures de VAE. Cette étude met notamment en avant un partage de l'information de l'IRM vers la TEP bien supérieur à celui de la TEP vers l'IRM. Finalement, cette thèse explore aussi l'utilisation des récents modèles de diffusion pour résoudre le problème de la reconstruction jointe.

Conférencier : Louis Bigo, professeur en informatique, Bordeaux INP, LaBRI, SCRIME

Cet exposé présente une variété de travaux de recherche autour de représentations informatiques et d'algorithmes destinés à enrichir l'analyse et la composition musicale. La notion de langage musical sera approchée à travers des composants essentiels des partitions, incluant la structure, la texture ou encore les annotations relatives à la pratique instrumentale dans le cas spécifique des tablatures de guitare. Nous évoquerons également l’adaptation d’outils d’intelligence artificielle élaborés dans le domaine du Traitement Automatique du Langage Naturel (TALN) pour l’étude des partitions, ainsi que la tendance de ces outils à nous interroger sur l’assimilation de la musique à un type particulier de langage.

Conférence proposée dans le cadre du cycle de conférences organisé par le pôle de Mathématiques, la BMC et la Maison des Mathématiques et de l'Informatique.

 

Intelligence artificielle pour optimiser le contrôle distribué des vibrations : Application aux réseaux de transducteurs dans les structures intelligentes.

Doctorante : Maryne FEBVRE

Laboratoire INSA : LAMCOS - Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures

École doctorale : ED162 : MEGA de Lyon (Mécanique, Énergétique, Génie civil, Acoustique)

Les matériaux intelligents, comme les transducteurs piézoélectriques, sont devenus essentiels en ingénierie moderne pour des applications telles que le contrôle des vibrations, la récupération d'énergie et la propagation des ondes. Ces éléments multiphysiques permettent de développer des structures intelligentes adaptatives, capables d'interagir avec leur environnement, et de résoudre des problématiques liées à l'instabilité et à la fatigue des matériaux. Cependant, l'optimisation de ces systèmes devient de plus en plus complexe à mesure que le nombre de transducteurs et de paramètres ajustables augmente. Cette thèse explore l'optimisation du contrôle des vibrations dans les structures intelligentes à l'aide de l'apprentissage par renforcement profond (DRL pour Deep Reinforcement Learning). Plusieurs lois de contrôle actif ou passif sont appliquées aux transducteurs piézoélectriques. Le réglage de ces lois par DRL est comparé à des méthodes d'optimisation traditionnelles telles que le simplex et les algorithmes génétiques. L'efficacité est évaluée en termes d'atténuation des vibrations, de stabilité structurelle et de performance de calcul. Des analyses modales, à la fois numériques et expérimentales, sont effectuées pour valider la faisabilité du contrôle sur diverses structures, allant de modèles unidimensionnels basés sur des éléments finis à des réseaux complexes de transducteurs. Les résultats mettent en évidence l'efficacité du DRL pour ajuster des lois de contrôle en boucle fermée multi paramètres tout en tenant compte de fonction d'optimisation non linéaires incluant des contraintes de stabilité. Cependant, des défis tels que l'aléa dans l'entraînement et la divergence sont surmontés grâce à des stratégies basées sur la mémoire, renforçant la robustesse et l'adaptabilité aux variations environnementales. Ce travail fait progresser les méthodes basées sur l'intelligence artificielle pour le contrôle des structures intelligentes distribuées, établissant un lien entre les domaines de l'intelligence artificielle et des matériaux adaptatifs.

Le Jeudi de l'Éloquence, concours organisé par la Fondation INSA, Usbek & Rica et le Groupe VINCI est de retour pour une 3ᵉ édition. Cette année, le concours inter-INSA interroge les élèves-ingénieurs, autour de la question suivante : « Travail : IA-t'il débat ? ». Avant la Grande finale parisienne fin janvier, les éditions régionales ont eu lieu sur les campus de chaque école. Mario Lethuillier, en 5ᵉ année du département génie électrique, a remporté la finale lyonnaise, le 19 décembre. Il représentera l’INSA Lyon à Paris le 30 janvier, aux côtés de Julien Gomez, candidat coup de cœur. 

Mario, vous avez gagné le premier prix et le prix du public en défendant l’affirmation suivante : « Oui, il faut s’en remettre à l’Intelligence Artificielle pour former les talents de demain ». Pouvez-vous nous résumer le contenu de votre plaidoyer ?

Mon plaidoyer défendait l’idée que l’intelligence artificielle est une opportunité extraordinaire pour repenser notre manière de former les talents de demain. J’ai commencé par un constat personnel : le système éducatif actuel, aussi riche soit-il, ne parvient pas toujours à répondre aux besoins individuels des élèves. Trop souvent, les apprenants sont noyés dans une masse d’étudiants recevant un enseignement uniforme, alors que chacun a des aspirations et des rythmes d’apprentissage différents.  
C’est là qu’intervient l’IA. Elle pourrait proposer une formation personnalisée, adaptée aux rythmes, aux centres d’intérêt et aux objectifs de chacun. Contrairement à un système figé, l’IA analyse nos forces, comble nos lacunes et nous guide vers l’excellence. J’ai insisté sur le fait qu’en rendant l’apprentissage plus efficace, l’IA nous libère du temps pour explorer nos passions, nous engager dans des activités qui nous tiennent à cœur, et développer notre intelligence émotionnelle.  
Certains craignent que l’Intelligence Artificielle ne remplace les enseignants ou déshumanise l’apprentissage. J’ai soutenu qu’il s’agit au contraire d’un complément précieux : l’IA permet d'individualiser. Selon mon plaidoyer, elle ne déshumanise pas ; elle renforce le lien social en permettant aux enseignants de mieux accompagner chaque élève selon ses besoins.  
Enfin, j’ai mis en lumière une vérité parfois inconfortable : le système actuel a ses limites. Classes surchargées, professeurs débordés, élèves en détresse… L’IA n’est pas parfaite, mais elle est une réponse concrète et prometteuse à ces défis. Plutôt que de la craindre, j’ai défendu l’idée qu’il fallait l’adopter intelligemment pour construire un avenir où l’éducation est une chance pour tous.

 

(De gauche à droite) : Julien Gomez (5GI), Clément Millard (2FIMI),  Ilian Perrez (2FIMI), Camille Rominger (2FIMI), Pierre Ferraton (4GI), Sacha Duret (2FIMI),  Juliette Resch (2FIMI) et Mario Lethuillier (5GE) concourraient à la Finale régionale du Jeudi de l’Éloquence en décembre dernier.  

 

Étiez-vous profondément persuadé, avant de préparer votre plaidoyer, à la véracité de l’intitulé ? Étiez-vous « aligné » avec l’idée que vous deviez défendre ?

Pour ce plaidoyer, je dirais que j’étais aligné avec une grande partie des idées que j’ai évoquées, même si j’ai bien sûr grossi le trait par moment. Effectivement, le but du jeu étant de défendre le « OUI » ou le « NON » à 100 % sans faire de compromis, or la réalité est toujours plus nuancée. Ma technique est d’attaquer le sujet par un angle qui me tient à cœur ou qui me touche afin de me l’approprier et d’y mettre plus d’émotions. Il faut ensuite se convaincre de tout ce que l’on dit pour mieux l’incarner sur scène. Cependant, je sais que, si j’avais dû défendre le « NON », j’aurais aussi trouvé des arguments, car cela fait partie de l’exercice. L’art de l’éloquence implique de maîtriser toute une palette d’outils afin d’attirer l’attention, persuader et convaincre une audience. C’est un savant dosage entre argumentation, clarté du discours, interaction avec le public, mise en scène ou même humour. Il ne suffit pas de faire des figures de style à chaque phrase si le fond n’est pas présent. Avoir une argumentation en béton ne suffit pas, il faut emmener le public avec soi. 

Comment avez-vous préparé votre argumentaire ?

Avec mes sept autres camarades ayant plaidé sur scène, nous avions la chance d’être encadrés par deux professeurs géniaux pour préparer ce jour-là : Philippe Bousquet pour la partie théorie, rhétorique et écriture, et Davyd Chaumard pour la partie mise en scène du discours et théâtralisation. J’ai appris comment structurer un discours, être impactant et improviser. Tout est une question de méthode et de clés, que l’on ne nous enseigne pas vraiment ailleurs. Maintenant, cela me parait tellement intéressant et indispensable de maîtriser ces outils. Après avoir appris « ces bases », j’ai pu me lancer dans l’écriture du plaidoyer en ayant une vision plus claire de la méthode à suivre. Une fois écrit, les retours de mes deux professeurs ont été indispensables pour procéder à quelques ajustements. J’ai appris la version finale par cœur, en répétant dans ma chambre, devant mes colocataires ou en me promenant afin de la connaître à la perfection. J’ai d’ailleurs été surpris de la facilité avec laquelle on retient un discours par cœur quand c’est nous qui l’avons écrit et que l’on s’entraîne un peu !

 

Le jury, composé d’Hélène Descout, Walter Salamand, Sylvie Calabretto, Franck Bizet et Jeanne Lathuile.

 

Quelles raisons vous ont amené à participer au Jeudi de l’Éloquence ? 

J’adore me challenger et me lancer des défis en tout genre : participer au 4L Trophy, faire le tour du Mont Blanc en solitaire, courir un semi-marathon… Quand j’ai pris connaissance du concours d’éloquence l’année dernière via une amie qui y participait, l’idée à commencer à germer dans ma tête. Je me suis dit que je tenterai ma chance cette année. L’éloquence, ou l’art oratoire, était un domaine que je connaissais peu et qui attisait ma curiosité, mon nouveau défi était donc tout trouvé ! Je recommanderai à toutes et tous de s’essayer au jeu. C’est accessible à tout le monde : je n’avais jamais fait de théâtre ni d’éloquence auparavant et me voilà gagnant du concours. Si cela vous tente, n’hésitez plus, foncez ! 

Bravo à Mario Lethuillier (5GE), premier prix et prix du public, à Camile Rominger (2FIMI), prix coup de cœur du jury lyonnais et à Julien Gomez (5GI), candidat coup de cœur. 

Mario Lethuillier et Julien Gomez représenteront l’INSA Lyon lors de la Grande Finale à Paris, le 30 janvier prochain.

 

 

 

 

Jeudi de l'éloquence • étape INSA Lyon - 19/12/2024

 

 

« IA pour des services moraux : concilier équité et confidentialité »

Doctorant : Jan AALMOES

Laboratoire : CITI

École doctorale : ED512 : InfoMaths (Informatique et Mathématiques de Lyon)

L’intelligence artificielle (IA) est de plus en plus présente dans de nombreux domaines comme la santé, les médias ou les ressources humaines.
Ces technologies induisent des risques pour la confidentialité des données personnelles des utilisateurs et peuvent introduire des biais discriminatoires rendant les décisions automatiques non équitables.
Cette inéquité est étudiée à deux niveaux dans la littérature scientifique.
L'équité individuelle cherche à s'assurer que les IA se comportent de la même manière à toutes choses égales, excepté un attribut sensible comme la couleur de peau.
L'équité de groupe, quant à elle, cherche à comprendre les différences de traitement par les IA entre les minorités.

Ma principale contribution vise à comprendre le lien entre l’équité de groupe et la confidentialité des attributs sensibles des utilisateurs.
Notre approche théorique nous a amené à démontrer que, sous un certain aspect, la confidentialité et l’équité pouvaient travailler de concert pour créer des IA plus fiables.
Nous avons validé ces résultats en suivant une approche expérimentale en étudiant des bases de données et des algorithmes d'apprentissage standards.

Pour ce faire nous commençons par présenter un état de l'art qui permet de mieux comprendre ce qu’est l’IA et quels sont les enjeux et les régulations.
Nous verrons ainsi que l’équité et la confidentialité sont des points capitaux qu’il faut prendre en compte pour un développement moral de l’IA.
Ensuite nous présenterons un nouvel algorithme d’apprentissage automatique que nous utiliserons pour construire une attaque d'inférence d'attributs sensibles.
Enfin, les données synthétiques sont utilisées pour contourner les obligations légales de protection des données personnelles.
Nous explorerons donc l’impact de l’utilisation des données synthétiques pour l'entraînement des IA sur l'inférence d'attributs sensibles.
 

Cette 1ʳᵉ journée, ouverte à tous, a pour objectif de faire découvrir le PEPR DIADEM et ses avancées depuis son lancement en juin 2022. Elle s'achèvera par une conférence grand public sur la thématique Matériaux et Intelligence Artificielle.

Afin de promouvoir le développement économique du pays, en soutenant notamment l’accélération de la recherche et de l’arrivée sur le marché de matériaux plus performants, durables et issus de matières premières non critiques et non toxiques, l’État a lancé le PEPR Exploratoire DIADEM (Dispositifs Intégrés pour l’Accélération du Déploiement de Matériaux Émergents). Grâce à la synergie de thématiques scientifiques orchestrées par l’intelligence artificielle, l’objectif du PEPR DIADEM est d’impacter chaque étape de la chaîne de l’innovation « de l’idée à l’objet » et de transformer ainsi durablement et en profondeur la manière d’aborder la Science des Matériaux.

Dans cette conférence, nous retracerons la vie et l'œuvre de Joseph Fourier, mathématicien visionnaire dont les travaux ont ouvert la voie à de nombreuses avancées scientifiques.

Conférencier : François Rousset, Département Génie Énergétique et Environnement (GEn)

La première partie explorera son parcours personnel et ses contributions fondatrices en mathématiques, notamment sa célèbre équation de la chaleur, qui modélise la diffusion thermique dans les matériaux. Dans la seconde partie, nous examinerons l'héritage scientifique de Fourier, en nous concentrant sur l'impact durable de ses travaux. Si son équation de la chaleur reste un domaine de recherche actif, ses méthodes ont également jeté les bases d'outils mathématiques largement utilisés aujourd'hui, notamment dans le traitement des signaux et l'analyse d'images. En conclusion, nous montrerons comment les concepts introduits par Fourier sont au cœur des algorithmes modernes, jusqu'aux réseaux de neurones utilisés en intelligence artificielle. Ces réseaux, qui reposent sur des principes de décomposition et d'analyse des données, poursuivent l'idée fondamentale de Fourier : décomposer des phénomènes complexes pour mieux les comprendre et les exploiter.

Projection du film The Thinking Game et table ronde autour de l’intelligence artificielle avec le département télécommunications, le département informatique de l’INSA Lyon, le laboratoire CITI et Pioche mag !

Ce film raconte la création de l’un des laboratoires d’Intelligence Artificielle les plus importants au monde. Ce même laboratoire dans lequel Demis Hassabis et son équipe cherchent à résoudre l’énigme de l’intelligence artificielle générale (AGI). Cinq ans de tournage pour capturer le moment où Hassabis et son équipe créent AlphaFold, un programme qui a résolu un grand défi en biologie. AlphaFold permet d’accélérer le développement de nouveaux médicaments et ouvre la voie à certains progrès scientifiques. The Thinking Game montre l’exaltation autour de percées scientifiques comme AlphaFold, la déception quand une équipe scientifique essuie des revers et la recherche perpétuelle de connaissance.

Ce film invite les spectateurs à assister à l’une des aventures scientifiques les plus importantes de notre époque, explorant le potentiel de l’Intelligence Artificielle Générale pour remodeler notre monde.

Soirée de débat et de dialogue avec Frédéric Le Mouël, directeur du laboratoire CITI et plusieurs acteurs du monde industriel et de la recherche et Pioche! Mag

Durée du film 1h25 et durée totale de la soirée 2h15

Réalisateur : Greg Kohs - Producteur : Gary Krieg - Directeur de la photographie : - Monteur : Steven Sander - Bande originale : Dan Deacon - Producteur exécutif : Tom Dore, Jonathan Fildes - Co-production : Greg Kohs

Événement porté dans le cadre du FASSIL, Festival Arts Sciences et Sociétés de l'INSA Lyon.