HILIGHT
Nanostructures diélectriques à haut indice pour le contrôle de l’émission et de la propagation de la lumière- NANOSTRUCTURES DIELECTRIQUES ,
- SOURCES QUANTIQUES
Le projet Hilight vise le développement de composants d’optique quantique intégrés sur silicium, de grande efficacité et de large bande spectrale (visible et IR) opérant à température ambiante. Ces composants sont conçus via des émetteurs quantiques couplés à des antennes diélectriques (nanostructures Si) afin d’assurer une exaltation de la luminescence, de son guidage, multiplexage et extraction (collecte et détection). La conception de source d’optique quantique brillante directement intégrée sur Si serait une percée technologique significative par rapport aux techniques concurrentes de report ou collage sur puce. Une telle amélioration aurait des impacts dans plusieurs domaines des technologies de l’information, telles que la mise à disposition de sources quantiques à bas coût intégrées dans les dispositifs télécom, des sources et optiques couplées et sub-longueur d’onde pour les lab-on-chip (dispositifs de capteurs miniaturisés sur puce pour le diagnostic) ou encore comme brique de base de la circuiterie de circuits optiques quantiques reconfigurables.
FLASHOX
Protection de la peroxydation des tissus sains par la radiothérapie FLASHÀ quelques exceptions près, les radiothérapies anticancéreuses actuelles délivrent des débits de doses compris entre 0,05 et 1,5 Gy/s et la plupart des protocoles cliniques impliquent des fractions quotidiennes de 2 Gy cumulées jusqu'à atteindre une dose totale proche de la limite de tolérance des tissus normaux. Une autre méthodologie appelée "FLASH", dite à ultra-haut débit de dose a été récemment découverte à l'Institut Curie par Vincent Favaudon radiobiologiste et chercheur. Cette technique consiste à délivrer une dose d’irradiation (≥ 10 Gy) pendant un temps très court (inférieur à 200 ms). Dans des modèles de souris, on a constaté que l’irradiation FLASH provoquait une diminution spectaculaire des dommages des tissus normaux comparativement à l’irradiation conventionnelle, avec une protection exceptionnelle contre la fibrose pulmonaire ou la perte de mémoire après une irradiation du cerveau, tout en maintenant inchangée l'efficacité anti-tumorale. Une telle protection spécifique des tissus normaux a été confirmée chez les grands animaux. La radiothérapie FLASH pourrait donc représenter une avancée majeure dans le domaine de la radiothérapie et ouvrir de nouveaux horizons dans le traitement du cancer.
Il a récemment été démontré dans le cerveau de souris et de poissons zèbres en développement que la radiothérapie FLASH dépend de la présence d'oxygène. Le décryptage des mécanismes chimiques, expliquant l'effet différentiel de l'oxygène dans la radiothérapie FLASH par rapport à la radiothérapie classique dans les tissus normaux, est important. On sait depuis longtemps que la radiosensibilisation par l'oxygène provient des radicaux peroxy qui sont générés suite à l'abstraction d'atomes d'hydrogène dans l'ADN et les phospholipides membranaires. Notre projet vise à effectuer une analyse quantitative basée sur la spectrométrie de masse des produits finaux dérivés de la peroxydation des lipides insaturés et des bases purine/pyrimidine dans les poumons et le cerveau de la souris. Si une différence significative est observée entre l'irradiation FLASH et l'irradiation classique en termes d'indice de peroxydation dans les tissus normaux, cela fournira la première preuve de concept longtemps attendue de l'effet FLASH au niveau moléculaire ainsi qu'un test rapide pour évaluer l'avantage potentiel de l’irradiation FLASH dans n'importe quel tissu dans la perspective d'applications cliniques.
Plan Cancer III (INSERM)
MICROPLASTIQUES
Quantification et impacts des micro- et nano-plastiques au sein des hydrosystèmes urbains- MICRO-PLASTIQUES ,
- HYDROSYSTEMES URBAINS
La production de plastiques est passée de 1,5 millions de tonnes en 1935 à 335 millions en 2016. La majeure partie des produits plastiques consommés en Europe sont collectés en vue de leur traitement et, dans la mesure du possible, de leur valorisation matière (recyclage matière) ou énergétique (combustion et pyro-gazéification). Toutefois, la collecte des résidus plastiques n’est pas totale. En effet, de nombreux produits plastiques en fin d’usage échappent aux filières de traitement et de valorisation et se retrouvent, volontairement ou involontairement dans les différents compartiments de la biosphère, dont l’exutoire final, l’océan.
Leur accumulation et leur fragmentation en micro (0,1 µm – 5 mm) et nano-plastiques (1 -100 nm) dans les écosystèmes naturels ou urbains sont susceptibles de perturber les cycles bio-géo-chimiques et leurs fonctionnalités. Leurs impacts sur les hydrosystèmes urbains (considérés ici comme l’ensemble des habitats et compartiments du cycle urbain de l’eau par lesquels transitent les flux d’eau, de matières et d’énergie au sens large) font l’objet de questionnements scientifiques, en particulier sur les milieux aquatiques (rivières, nappes) ou les stations d’épurations. Depuis une vingtaine d’année, la communauté scientifique s’intéresse à la présence de particules plastiques dans les différents compartiments de la biosphère : l’eau, l’air et le sol, mais également dans les organismes vivants. Leur présence est mise en évidence partout.
Les hydrosystèmes urbains sont des systèmes clés de la propagation des micro- et nano-particules de polymères synthétiques : la majorité de la population mondiale vit dans les zones urbaines, dont le quart à moins de 100 km des côtes. Si les émissions de macro-
déchets de plastiques sont globalement assez bien contrôlées dans les pays industrialisés, les émissions micro et nano-plastiques (identification du terme source) le sont nettement moins en raison de leurs genèses multiples : fragmentation des macro-plastiques (genèse de micro et nano-plastiques secondaires), micro et nano-plastiques de consommation utilisés dans certains produits cosmétiques, et les fibres synthétiques issus de l’abrasion des pneus, des tissus synthétiques au cours de lessives, revêtements, peintures acryliques (micro et nano-plastiques plastiques primaires) sont susceptibles d’être transférés par le vecteur eau, d’un système à l’autre. A l’échelle urbaine, plusieurs voies de transfert vers le milieu naturel sont identifiées : les systèmes d’assainissement des eaux usées, le ruissellement des eaux pluviales sur les surfaces urbaines et les systèmes fluviaux.
Objectif :
L’objectif global de ce programme de recherche multidisciplinaire est de réaliser un état de l’art des connaissances actuelles sur les micro- et nano-plastiques dans les hydrosystèmes urbains. Il s’agit donc de réaliser un état des connaissances scientifiques sur plusieurs facettes de la problématique abordée :
- Le terme source
L’identification du terme source des micro- et nano-particules plastiques conduira à aborder plusieurs points méthodologiques : la mise en évidence de micro et nano-particules organiques synthétiques (échantillonnage, extraction), leur caractérisation (tailles, forme, nature des polymères) et leur quantification dans les différents compartiments (et matrices) des hydrosystèmes urbains.
- Le terme vecteur
Il conviendra d’aborder le terme vecteur des micro- et nano-plastiques au sein des hydrosystèmes urbains à partir de l’évaluation de leur devenir (stockage, transfert, conversion, réactivité, interactions avec le biotope), en particulier dans les sédiments des bassins de retenue et d’infiltration des eaux pluviales mais également dans les installations de traitement des eaux usées.
- Le terme cible
La synthèse des connaissances actuelles sur les conséquences environnementales sera abordée pour mieux cerner les enjeux vis-à-vis du biotope mais également vis-à-vis de la ressource en eau. Sur l’ensemble des points abordés dans cet état l’art, les méthodes d’investigation seront présentées et discutées dans la perspective de leur mise en œuvre sur des hydrosystèmes urbains.
FOCUS
Décrypter l'organisation fonctionnelle de "fabrique métaboliques" inter-règnes dans une endosymbiose d'insecte- SYMBIOSE MUTUALISTE
DELICIO
Données et a priori, apprentissage et contrôle- APPRENDRE OU MODELISER ,
- PRENDRE LE MEILLEUR
Les dernières années ont été marquées par l’essor du Machine Learning (ML), qui a permis des gains en performances significatifs dans plusieurs domaines d'application. Outre les progrès méthodologiques indéniables, ces gains sont souvent attribués à des grandes quantités de données d'entraînement et à la puissance de calcul, qui ont conduit à des avancées dans la reconnaissance de la parole, la vision par ordinateur et le traitement automatique de la langue. Dans ce projet, nous proposons d'étendre ces avancées à la prise de décision séquentielle d'agents dans un contexte de planification et de contrôle.
Dans le contexte du contrôle robuste d’agents tels que les drones, les robots mobiles, les bras robotiques etc., nous proposons un projet de recherche fondamentale. Dans ce cadre, les méthodes de l'automatique (théorie du contrôle) se sont établies comme méthodologies dominantes pour les applications où un modèle physique de l'agent et/ou de l'environnement peut être obtenu. Ces approches fondées sur un modèle sont puissantes car elles reposent sur une compréhension approfondie du système et peuvent exploiter des relations physiques établies. En revanche, cette modélisation est difficile à obtenir en présence de grandes incertitudes, par exemple dans le cas du contrôle à partir d'observations visuelles dans les environnements complexes.
L’intelligence artificielle, et surtout le Machine Learning, est une méthodologie alternative qui vise à apprendre des modèles complexes à partir de quantités souvent massives de données. Les processus décisionnels de Markov (MDP) et l'apprentissage par renforcement (RL) fournissent un cadre mathématique pour les applications de contrôle dans lesquelles les agents sont entraînés à partir d'interactions passées avec un environnement. Ces dernières années, cette méthodologie a été associée aux réseaux de neurones profonds, qui jouent le rôle d'approximateurs de fonctions. Cette stratégie a permis de lever de nombreux verrous scientifiques dans certaines applications comme le contrôle des jeux (Go, Atari, DOTA, etc).
Alors que dans de nombreuses applications, l'apprentissage automatique est devenu la méthodologie prédominante, le contrôle robuste et bas niveau (horizon court) d'agents physiques reste un domaine dans lequel l'ingénierie de contrôle ne peut pas être remplacée à l'heure actuelle. Cela s'explique principalement par (i) un manque de stabilité des agents entraînés à partir de données, (ii) l'absence de garanties fournies pour l'apprentissage automatique, (iii) le manque de puissance de calcul d'un grand nombre de plateformes embarquées.
Dans ce contexte, le projet le projet DeLiCio propose des recherches fondamentales à cheval entre les domaines IA/ML d’un coté et de l’automatique de l’autre coté, ciblant des contributions algorithmiques prévues sur l'intégration de modèles, de connaissances a priori et de l’apprentissage automatique pour le contrôle et les boucles perception / action. Nous proposons
- l’apprentissage automatique (l’identification) de modèles pour le contrôle ;
- l’apprentissage de représentations de l’état d’un agent pour le contrôle ;
- l’ajout de biais inductive pour les agents appris par apprentissage par renforcement garantissant stabilité et robustesse;
- Le contrôle robuste et décentralisé de système multi-agents basé sur le ML et l’automatique.
Site internet du projet : https://projet.liris.cnrs.fr/delicio
CHORDELLIUM
La méthode CHORD pour la caractérisation avancée des alliages d’aluminium au MEBLa caractérisation fine des matériaux est un prérequis indispensable pour le développement de nouveaux alliages d'avenir aux propriétés améliorées. En première ligne peuvent être cités les efforts stratégiques consentis dans l'allégement des structures, gage notamment de réduction substantielle des émissions nocives dans les transports terrestres et d'économie d'énergie considérable dans les domaines aéronautique et spatial. Or, les propriétés des matériaux sont intimement liées à leur microstructure, qui présente des caractéristiques de tailles mm jusqu’à sub nanométriques. Aujourd’hui, lorsque les tailles caractéristiques sont supérieures à 100 – 300 nm, la caractérisation se fait au Microscope Electronique à Balayage (MEB), par imagerie ou en utilisant un détecteur EBSD (Electron Back Scattered Diffraction). Pour des tailles inférieures à la centaine de nm, le recours au Microscope Electronique en Transmission (MET) est de rigueur. Cependant, les observations en MET sont réalisées sur des lames minces, qui nécessitent une préparation fastidieuse pouvant localement affecter la microstructure. Les MET sont d’autre part des appareils lourds, peu répandus en environnement industriel car chers non seulement à l’achat mais aussi en maintenance et personnels qualifiés. A contrario, les observations en MEB sont réalisées sur des échantillons massifs, nécessitant une préparation mineure et plus représentatifs du matériau. Afin d’optimiser les temps de caractérisation, et la représentativité des résultats ; il apparait donc important d’améliorer les performances de la caractérisation par MEB pour limiter la caractérisation par MET.
L’idée force du projet est d’améliorer la représentativité de la caractérisation microstructurale par une analyse multi échelle sur un seul échantillon, dans le même microscope, et sans préparation additionnelle. L’étude sera réalisée principalement à l’INSA de Lyon au laboratoire Mateis et conjointement avec le Laboratoire George Friedel de l’école des Mines de Saint Etienne, et l’entreprise Constellium, dont le centre de Recherche est basé à Voreppe.
COSWOT
Constrained Semantic Web of ThingsL’Internet des Objets connecte des objets tels des capteurs ou actionneurs avec leur voisinage. La puissance toujours croissante de ces objets permet d’imaginer de nouvelles architectures les traitant comme des citoyens de première classe. On peut imaginer de nouvelles applications en e-agriculture, bâtiments intelligents, villes intelligentes, gestion de l’énergie et de l’eau, e-santé et “bien vieillir”... Le Web des Objets (WoT) permet la description sémantique des objets, comblant le fossé entre les différentes descriptions de domaines et services. Dans les architectures WoT actuelles, les objets peuvent se situer loin des systèmes qui traitent leurs données. Une approche centralisée ne profite pas des capacités des objets et induit des transferts de données sous-optimaux et la surcharge du serveur. Pourtant, de nombreux objets sont suffisamment intelligents pour découvrir ses voisins, échanger des données et prendre des décisions collectivement. CoSWoT a pour objectif de proposer une architecture logicielle distribuée embarquée sur objets contraints avec deux caractéristiques principales (1) elle utilisera des ontologies pour spécifier déclarativement la logique applicative et la sémantique des messages échangés; (2) elle ajoutera aux objets des compétences de raisonnement pour distribuer le calcul. Ainsi, le développement d’applications incluant des objets du WoT sera hautement simplifiée : notre plateforme permettra le développement et l’exécution d’applications WoT décentralisées et intelligentes malgré l’hétérogénéité des objets. Dans CoSWoT, les applications reposeront sur une plateforme hébergeant les services de base. Elle hébergera aussi des extensions correspondant à deux barrières scientifiques : (1) L’utilisation d’ontologies comme modèle généralisé pour les échanges entre les objets hétérogènes. Une déclaration conjointe de l’AIOI WG3, IEEE P2413, oneM2M, W3C place les ontologie comme des facilitateurs clés de l’interopérabilité sémantique du WoT. Mais il reste des questions de recherche sur (i) l’adéquation des ontologies existantes aux besoins des domaines ciblés ; (ii) l’applicabilité des principes théoriques développés dans des protocoles variés et standards, dans le contexte des flux de données ; (iii) la découverte des objets, de leurs services, et de la manière de les solliciter. (2) le raisonnement incrémental embarqué distribué. De nouvelles architectures apparaissent, s sur le edge computing, incluant la puissance de calcul des capteurs et actionneurs. Les flux de données fournis par les capteurs nécessitent des tâches de raisonnement incrémental. Des questions de recherche d’actualité sont (i) comment embarquer du raisonnement dans des objets aux capacités variées, il faut des optimisations spécifiques ; (ii) comment distribuer efficacement les tâches de raisonnement parmi les objets. L’e- agriculture est un domaine d’application typique de telles architecture WoT, où la surveillance de champs cultivés nécessite des capteurs variés qui envoient des flux de données. Ces flux sont la source de raisonnements qui permettent de prendre des décisions et faire agir les actionneurs. Le bâtiment intelligent est un autre domaine où des services applicatifs à valeur ajoutée impliquent d’autres secteurs verticaux comme la gestion de l’énergie, l’e-santé ou le bien vieillir. Nous définirons des cas d’usage et des spécifications des besoins pour l’e-agriculture et le bâtiment intelligent, ferons des simulations puis des expérimentations en situations réelles. La plateforme CoSWoT favorisera le découplage entre développement des logiciels et le développement des matériels, et facilitera l’émergence d’un nouveau secteur économique de l’industrie numérique autour du développement d’applications WoT, déconnectée du développement des objets intelligents eux-mêmes.
INSPECTION
Spectroscopie in situ pour la caractérisation de lubrifiants dans des contacts roulant chargés- CARACTERISATION IN SITU ,
- METHODES SPECTROSCOPIQUES
La tribologie a un rôle majeur à jouer dans la réduction de la consommation mondiale d’énergie. Pourtant, le comportement du lubrifiant dans des conditions extrêmes est mal connu et imprédictible. Dans ce projet, nous proposons de coupler un banc de spectrométrie Brillouin à un tribomètre pour caractériser in situ un lubrifiant dans un contact confiné. Cette approche conduira à mesurer simultanément l’état thermodynamique du lubrifiant, sa dynamique structurelle et le frottement macroscopique à l’origine des fortes dissipations d’énergie. Elle fera la lumière sur les mécanismes régissant la réponse du lubrifiant. Les données mesurées permettront d'avancer sur deux autres défis déjà soulevés dans l’industrie: i) la preuve du passage d'additifs dans un contact et ii) la quantité d'additifs adsorbés sur les parois du contact. L’étape suivante consistera à mettre en oeuvre cette technologie développée à l'échelle du laboratoire dans des dispositifs industriels de caractérisation en ligne.
ROC
Développement de nouveaux rodenticides efficaces et écocompatibles- RODONTICIDES ,
- ECOCOMPATIBILITE
We will ROC you
Les rongeurs constituent des réservoirs pour plus de 40 zoonoses transmissibles à l’homme. Ils sont ainsi impliqués dans la transmission de pathogènes responsables de maladies parfois mortelles. En s’attaquant aux cultures sur pied et aux denrées alimentaires stockées, les rongeurs détruiraient à eux seuls 5 à 15% des récoltes céréalières mondiales.
En France, 95% des solutions mises en œuvre pour la lutte anti-rongeurs reposent sur l’utilisation de rodenticides anticoagulants (AVKs). Le marché de ces molécules représente 2000 tonnes de produits commercialisés représentant un chiffre de 10 millions d’euros. Ces molécules extrêmement efficaces présentent néanmoins une rémanence disproportionnée par rapport aux attentes (plusieurs mois pour un produit destiné à tuer sa cible en 5 jours). Cette écotoxicité importante entraîne un empoisonnement d’espèces animales diverses et variées à l’échelle mondiale. L’Union européenne semble clairement décidée à interdire l’utilisation des AVKs actuels dans les cinq ans (directives 91/414/CE et 98/8/CE) alors même qu’il n’existe pas d’alternative disponible actuelle à ces produits. Cette approche est parfaitement cohérente avec les exigences du programme REACH qui a pour ambition le développement de nouveaux outils et méthodes éco-compatibles pour les partenaires industriels.
CHAB
Chaussettes à béton- FONDATIONS PROFONDES ,
- TEXTILES TECHNIQUES
Maintenir un haut niveau de sécurité lors de la réalisation de fondations profondes d’infrastructures en minimisant drastiquement leur emprunte carbone.