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- Thèses proposées par les Enseignants-Chercheurs du département INFRES
1 - Titre de la thèse : Accès dynamique du spectre de fréquences radio
Radio cognitive dans les bandes sans licence, DSA (Dynamic Spectrum Access) et réseaux cellulaires opérés.
Directeur de thèse
Ph. Godlewski, M. Coupechoux (INFRES)
Sujet
L'utilisation actuelle du spectre radio est caractérisée par un engorgement important mais inégal selon l'heure de la journée, la position géographique ou la bande considérée. Par ailleurs, la radio logicielle promet une grande flexibilité en permettant à un même équipement d'accéder à un large spectre et à différentes technologies. Le concept de "radio cognitive" entend utiliser les possibilités offertes par la radio logicielle pour permettre une utilisation plus efficace du spectre.
Le but de la thèse est de développer des stratégies de coopération et de coordination entre utilisateurs d'une bande sans licence.
Après le succès des systèmes cellulaires de 2G/3G (GSM/UMTS) et du WiFi, la multiplication des systèmes radio mobiles amplifie la demande de nouvelles fréquences dans le spectre hertzien. Par exemple, l'évolution vers les hauts débits (HSDPA, WiMAX, LTE), le déploiement de la télévision mobile personnelle (TMP et les évolutions du DVB-H), les évolutions vers la prochaine génération cellulaire (4G, xG), accentuent la demande de spectre. Si pour le service de téléphonie mobile un équilibre a été trouvé dans le modèle GSM (bientôt 2,5 milliards d'abonnés à travers le monde) avec une ségrégation des bandes dans chaque pays (2 à 4 opérateurs nationaux, typiquement), la 4G qui veut populariser les services de donnée haut débit doit envisager d'autres modèles. Dans ce contexte, les techniques permettant l'accès dynamique au spectre (DSA, dynamic spectrum acces) ont trouvé depuis quelques années un intérêt certain. Pour introduire une certaine flexibilité à partir de la situation actuelle, différentes propositions sont faites. Parmi celles-ci, la réutilisation de la ressource radio déjà allouée (avec des usages secondaires en plus d'un usage primaire). D'autre part, des tentatives intéressantes pour cadrer les réflexions d'une manière plus théoriques sont aussi développées : spécification d'"étiquettes", définition de paradigmes pour trouver des équilibres (basés sur des notions comme "power aware", comportement égoïste ou "selfish"), optimisation de l'usage (stratégies opportunistes), avec différents coûts ou utilités ("pricing"). Des approches utilisant la théorie des jeux sont alors utilisées. L'exigence de flexibilité est aussi renforcée par d'autres facteurs plus contingents : les modes de dérégulation ou de libéralisation, les rêves de services personnels dans des réseaux spontanés, la convergence toujours annoncée de tout type de services chez les grands opérateurs.
Le but de la thèse est d'étudier des mécanismes DSA coordonnés (évolution de "exclusive use") dans un environnement de réseaux opérés. La situation de référence considérera le contexte de l'accès au spectre dans un domaine cellulaire urbain (macro/micro cellules) avec des hotspot.
(des contacts ont été pris avec l'agence du spectre, l'ANFR).
Mots clefs : radio cognitive, accès opportuniste au spectre, dynamic spectrum access, coopération, coordination, bande sans licence, couche MAC, théorie des jeux, contrôle optimal, commons.
2 - Titre de la thèse : Informatique quantique et Canaux cachés.
Canaux cachés en cryptographie classique : analyse par les outils de l'information quantique.
Directeur de thèse
R Alléaume (INFRES)
Sujet
Plus que les éventuelles faiblesses dans les algorithmes cryptographiques, les canaux cachés (side-channels, covert channels) constituent des vulnérabilités avérées, pour tous les crypto-systèmes matériels connus à l'heure actuelle, ouvrant la possibilité à des attaques puissantes. Le principe inhérent aux attaques par des canaux cachés est que chaque crypto-système matériel est forcément couplé à son environnement, et que l'on peut donc extraire de l'information de tels couplages.
L'analyse des attaques par canaux cachés et des contre-mesures est un sujet de pointe en cryptographie dite classique (comme dans le domaine des cartes à puces et de la sécurité matérielle), qui présente d'importants enjeux industriels. Une limite fondamentale des modèles utilisés pour l'analyse des canaux cachés, vient du fait que l'on n'est pas capable de prouver de façon formelle une relation entre la physique sous-jacente au canal caché (par exemple, la consommation électrique) et la fuite d'information à travers ce canal [1]. Nous nous proposons d'utiliser les puissants outils de l'information quantique, en particulier ceux qui sont développés dans les preuves de sécurité en cryptographie quantique [2, 3] (et qui permettent de relier la fuite d'information et l'état quantique d'un système), pour analyser les canaux cachés en cryptographie classique.
Références
[1] P. Kocher, J. Jaffe and B. Jun, "Differential Power Analysis", Lecture Notes in Computer Science, Vol. 1666, Pages 388 to 397, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 1999.
[2] P.W. Shor and J. Preskill, "Simple proof of security of the BB84 quantum key distribution protocol", Phys. Rev. Lett., 85 : 441, 2000.
[3] R. Renner, "Security of Quantum Key Distribution", PhD thesis, Swiss Federal Institute of Technology (ETH) Zurich, 2005. Available at http ://arxiv.org/abs/quantph/0512258.
3 - Titre de la thèse : Interaction personne-machine pour l'informatique nomade.
étude des dimensions naturelles du geste manuel humain en vue de leur exploitation dans le codage des commandes d'entrée en informatique mobile.
Directeur de thèse
Yves Guiard, directeur de recherche CNRS (INFRES)
Sujet
La miniaturisation d'un grand nombre de dispositifs informatiques que permettent les avancées de l'ingénierie matérielle et logicielle place l'informatique mobile devant un goulet d'étranglement, celui de l'interfaçage humain-ordinateur - le problème dont s'occupe l'interaction homme-machine (IHM). Ainsi, par exemple, c'est vraisemblablement faute de techniques d'interaction adaptées que l'ordinateur bracelet-montre d'IBM, qui supporte Linux, n'a toujours pas dépassé en six ans d'existence le stade de la curiosité technique. La raréfaction de l'espace d'interaction (réduction drastique de la surface allouée aux fonctions d'entrée et de sortie), confronte l'informatique mobile à un défi qu'elle ne relèvera pas seule - la solution exige la prise en compte du facteur humain. Il s'agit donc d'explorer le potentiel d'information du geste élémentaire en vue de concevoir de nouveaux procédés de codage au service de l'informatique mobile.
On se focalisera dans cette recherche sur le problème du codage des entrées dans le contexte d'un espace d'interaction raréfié, en partant des constats suivants.
- Bien adapté au contexte de l'interface graphique standard, le vieux principe du pointage, qui ne retient du mouvement de l'utilisateur qu'un couple de coordonnées cartésiennes (e.g., sélection d'un item dans un menu hiérarchique ou d'un caractère sur un clavier graphique) ou polaires (e.g., pie menu ou marking menu), ne répond pas au cahier des charges de l'informatique mobile miniaturisée. Par exemple, le doigt ne pouvant sélectionner qu'une zone parmi quatre sur l'écran tactile de la montre IBM, le débit d'information à l'entrée y est dérisoire (2 bits par pointage).
- Appréhendé du point de vue de la cinématique (espace-temps), tout mouvement manuel, aussi bref et rudimentaire soit-il, est porteur d'une quantité considérable d'information dynamique continue. Cette ressource est pour l'instant inexploitée dans les techniques d'interaction de l'état de l'art.
- Le mouvement manuel simple obéit à un certain nombre de lois quantitatives (par exemple, la vitesse et la courbure instantanées d'une trajectoire sont liées par une loi de puissance ; l'incertitude spatiale sur le point d'arrêt d'un déplacement manuel varie linéairement avec le pic de vitesse ; on connaît diverses lois de couplage des mouvements de type oscillatoire). La connaissance de ces lois est précieuse parce qu'elles structurent l'espace de conception à explorer.
Le projet se situe ainsi à l'intersection de l'informatique, de la psychologie cognitive et des sciences du mouvement humain.
4 - Titre de la thèse : Agrégats de données capteurs temps réel, massivement dispersées
Calcul robuste d'agrégats à partir de sources de données fortement distribuées.
Directeur de thèse
Georges Hébrail (INFRES)
Sujet
De nombreuses applications nécessitent de prendre en compte un très grand nombre de capteurs pour maintenir des informations agrégées en temps réel à partir des mesures réalisées par ces capteurs (consommation électrique, environnement, trafic routier ...). Le calcul des agrégats doit être optimisé en fonction de la précision souhaitée, des moyens de communication et de calcul disponibles, et prendre en compte les problèmes de pannes des capteurs ou des moyens de communications. Le domaine d'application privilégié de la thèse sera lié au maintien de courbes de consommation électrique agrégées à partir de plusieurs dizaines de millions de compteurs communicants.
5 - Titre de la thèse : Intergiciel pour l'informatique répartie
Construction par modélisation d'intergiciel pour systèmes répartis temps réel embarqués: vers une généralisation des formalismes de description.
Directeurs de thèse
L. Pautet, J. Hugues (INFRES)
Sujet
Les intergiciels fournissent les briques de base pour la construction d'applications réparties (CORBA, RMI, SOAP, ...). Ils simplifient l'écriture de ces applications, tout en étant configurables. Typiquement, l'instanciation d'intergiciel pour la répartition utilise des mécanismes classiques de programmation, tels que les patrons de conception et les mécanismes issus de l'orienté objet. Des normes comme les Enterprise Java Beans, CORBA Component Model définissent ces mécanismes qui sont adoptés par l'industrie (Thalès, Airbus, Agence Spatiale Européenne ...). Un frein à leur utilisation dans les domaines critiques comme l'avionique, le spatial reste le coût de ces mécanismes (coût à l'exécution, au test, à la qualification).
Au sein du département INFRES, nous avons développé un ensemble de technologies pour la construction statique d'intergiciels à partir d'une description AADL du système à construire (http://aadl.enst.fr), et reposant sur une architecture canonique d'intergiciel : l'intergiciel schizophrène (http://polyorb.objectweb.org). Ces technologies permettent de garantir la qualité du code généré, faciliter son analyse et sa qualification.
Nous souhaitons étendre ce projet en définissant une description indépendante du formalisme de description du système. Ceci passera par la définition d'un modèle canonique d'applications réparties pivot qui permettra de projeter une description d'application (UML/ MARTE, CCM, EJB ...) vers ce modèle en vue de la génération de l'intergiciel. La définition de ce modèle canonique, la définition des règles de transformation et leur cohérence restent des problèmes critiques : des approches telles que OMG MDA ne fournissent que des réponses balbutiantes. On cherchera donc à se rapprocher des techniques de description plus formelles, issues de la modélisation des langages de programmation pour définir cette solution.
6 - Titre de la thèse : Routage sémantique pour l'après-IP
Une architecture de réseau post IP
Directeur de thèse
D. Kofman (INFRES)
Sujet
Les opérateurs de réseaux et les fournisseurs de service sont en pleine migration vers des architectures tout-IP. Cela a mis en évidence les limitations de cette architecture pour avancer vers les communications du futur et se pose aujourd'hui la question du post-IP. Une architecture possible consiste en un réseau constitué d'autoroutes statiques connectant les points d'accès, sur lesquelles on superposera des équipements flexibles capables de reconnaître les flux et les applications les ayant générées, de faire un traitement évolué de ces flux (contrôle, transcodage, " network coding ", etc.) et de les router en fonction de règles prédéfinies liées aux contrats de service. Les équipements mettant en oeuvre ces réseaux seront programmables et permettront une reconfiguration dynamique et auto organisée ainsi qu'une virtualisation avancée.
La thèse consistera dans la conception, modélisation et évaluation d'une telle architecture et, en particulier, elle se focalisera sur le routage sémantique, c'est-à-dire un routage basé sur la reconnaissance des flux et des applications les ayant générées, sur le " network coding " et sur l'auto-configuration des mécanismes de contrôle des flux.
7 - Titre de la thèse : Réseaux cellulaires virtualisés
Dimensionnement des réseaux cellulaires et techniques multi-antennes avancées.
Directeurs de thèse
Ph. Godlewski, M. Coupechoux (INFRES)
Sujet
Le dimensionnement des réseaux cellulaires consiste à déterminer le nombre de stations de base à déployer sur un territoire caractérisé par un type de propagation radio et un trafic offert. Il s'agit principalement de déterminer la couverture des cellules et leur capacité. Les techniques avancées de communications numériques comprennent les traitements multi-antennes (MIMO), les MIMO virtuels, les techniques de relayage coopératif et de coordination entre stations de base. Le but de la thèse est d'évaluer les gains apportés par ces techniques dans le contexte cellulaire et proposer des méthodes de dimensionnement adaptées.
8 - Titre de la thèse : Mobilité et Sécurité.
Utilisation du contexte mobile pour l'initialisation et l'adaptation de sécurité dans les réseaux sans fil
Directeurs de thèse
C Chaudet , A Hecker (INFRES)
Sujet
La mobilité est généralement perçue comme une contrainte et une vulnérabilité qu'il faut prendre en compte dans une architecture de sécurité. Des mécanismes particuliers sont déployés afin, par exemple, de préserver l'authentification mutuelle des correspondants lors d'un changement de point d'accès. Cependant, lorsqu'un mobile est présent au sein d'un bâtiment, l'utilisateur a déjà subi un contrôle d'accès physique.
L'infrastructure peut localiser grossièrement ce mobile et l'autoriser à accéder à certaines ressources du réseau, réduisant de cette manière la charge liée à la gestion de la sécurité. Il est possible d'aller plus loin en conservant une trace de la trajectoire de ce mobile. Le mobile peut lui aussi estimer la trajectoire qu'il parcourt au sein de l'infrastructure. Cette information commune peut constituer la base d'un secret partagé.
Le but de cette thèse est d'étudier à la fois les aspects liés à la localisation des terminaux, les aspects mathématiques liés à la création de clés à partir d'une donnée évoluant dans le temps, d'évaluer le niveau de sécurité qu'il est possible d'atteindre de cette manière et de définir les aspects protocolaires associés. Cette thèse sera tout d'abord axée sur la gestion de la sécurité au sein d'une infrastructure et s'ouvrira à l'adaptation de ces solutions dans un contexte inter-domaines.
9 - Titre de la thèse : Planification et ingénierie des réseaux optiques
établissement dynamique de circuits optiques dépendant de la qualité de transmission dans les réseaux WDM d'opérateurs
Directeur de thèse
Maurice Gagnaire (INFRES)
Sujet
Cette thèse se place dans le cadre du nouveau projet européen DICONET dont le démarrage est fixé à janvier 2008 pour une durée de 3 ans.
Depuis une dizaine d'années, de nombreuses études ont été réalisées en vue du dimensionnement et de l'ingénierie de trafic dans les réseaux WDM utilisant partiellement le routage optique et la régénération électrique. De tels réseaux sont qualifiés de translucides et sont considérés comme l'infrastructure la plus adaptée pour la mise en place de VPN (réseaux privés virtuels) de niveau 1 pour l'offre de services de stockage (SAN) ou de type grille (Grid computing). Depuis l'année 2000, des opérateurs et des équipementiers de réseaux longue distance souhaitent étudier la faisabilité de résultats fournis par de telles études, eu égard aux caractéristiques objectives des équipements de transmission et de routage du marché.
Le projet DICONET vise, en rassemblant les meilleurs spécialistes du domaine au niveau européen, à apporter une contribution significative en la matière.
L'objectif de cette thèse est de concevoir des techniques d'optimisation, soit exactes (formulation ILP, algorithme branch-and-bound), soit approchées (heuristiques, méta-heuristiques, optimisation de Pareto) pour déterminer les emplacements idéaux des régénérateurs électriques afin d'optimiser les ressources réseaux tout en garantissant la qualité de transmission. Elle peut être vue comme une étude d'optimisation croisée (cross-layer design) entre les lois fines de la propagation optique (étudiée en fait par les autres partenaires) et les algorithmes de routage et d'affectation de longueur d'onde (au coeur de la thèse).
10 - Titre de la thèse : Courant Porteur en Ligne
Conception de la couche physique et de la couche d'accès d'un modem utilisant la technique du courant porteur en ligne (CPL) pour la supervision des compteurs électriques d'abonnés
Directeur de thèse
Maurice Gagnaire (INFRES)
Sujet
La Direction des études et Recherche d'EDF monte en collaboration avec l'ENST un contrat en vue de la conception et du développement d'un modem utilisant la technique courant porteur en ligne (CPL) pour le comptage "intelligent". Il s'agit de permettre de télécommander à distance le mode de fonctionnement des compteurs d'abonnés afin, par exemple, d'en changer le mode de taxation en fonction de politiques commerciales adaptées à la zone géographique et à la période considérées.
Il s'agit aussi, moyennant le type de fonctionnement considéré, de rapatrier via le réseau basse tension les données fournies par les compteurs d'abonnés sur un site central. Cette thèse vise à comparer et à valider différents types de couches physiques et de couche MAC pouvant être envisagées pour ce type de modem. Cela suppose des analyses de performance tout comme des aspects spécification et validation de protocole.
Cette thèse commence par un passage au sein d'une équipe de la Direction des études et Recherche d'EDF à Clamart. Ensuite, les travaux se réaliseront à temps partiel à l'ENST et dans les laboratoires d'EDF.
11 - Titre de la thèse : Traitement automatique de l'argumentation
Application aux agents conversationnels et à l'aide contextuelle
Directeur de thèse
Jean-Louis Dessalles (INFRES)
Equipes(s) d'accueil où se déroulera la thèse
Groupe Interaction, Cognition et Complexité (IC2) - Dép. InfRes, TELECOM ParisTech
Projet(s) structurant de rattachement
MILC (Modélisations interdisciplinaires du langage et de la cognition)
Mots-clés
Argumentation, Agents conversationnels, Aide contextuelle, Traitement du langage naturel, Cognition, Pertinence
Sujet
L'argumentation occupe plus de la moitié du temps de parole des êtres humains. L'objectif du traitement
automatique de l'argumentation est d'amener la machine à analyser et à produire des arguments pertinents.
L'enjeu direct est d'améliorer significativement la performance des agents conversationnels tels qu'ils sont de
plus en plus couramment utilisés sur la Toile. L'enjeu indirect est de fournir une couche supplémentaire au
Traitement du Langage Naturel, utilisable pour améliorer la compréhension, la traduction ou le résumé.
Les techniques actuelles de traitement de l'argumentation reposent pour l'essentiel sur le traitement de dialogues
finalisés (orientés vers la résolution collaborative d'une tâche spécifiée à l'avance). Or, de nombreuses situations
rencontrées par les agents conversationnels ne sont pas de ce type. Les systèmes s'en remettent alors à des
techniques d'appariement et se contentent de sélectionner leurs interventions dans une liste d'arguments possibles
prévus à l'avance.
L'objectif de la thèse est de parvenir à un modèle génératif des arguments pertinents qui permettra un authentique
calcul de l'argument en fonction du contexte. Les éléments théoriques d'un tel modèle sont déjà disponibles. Il
s'agit, dans le cadre de cette thèse, de les affiner puis de les implanter en situation réelle (agents conversationnels
et systèmes d'aide contextuels).
12 - Titre de la thèse : Interprétation automatisée des relations temporelles dans les énoncés en langue naturelle
Directeur de thèse
Jean-Louis Dessalles (INFRES)
Equipes(s) d'accueil où se déroulera la thèse
Groupe Interaction, Cognition et Complexité (IC2) - Dép. InfRes, TELECOM ParisTech
Projet(s) structurant de rattachement
MILC (Modélisations interdisciplinaires du langage et de la cognition)
Mots-clés
Temps, relations temporelles, Traitement du langage naturel, Cognition, Intelligence artificielle
Sujet
La quasi-totalité des énoncés en langue naturelle portent des indications de temps. La compréhension
des relations temporelles ainsi exprimées est indispensable à la compréhension du sens, notamment
dans ses aspects narratifs et logiques. Nous ne disposons pas, actuellement, de modèle correct
permettant la compréhension des relations temporelles.
Or, l'interprétation des indications temporelles est un problème "bien posé" du point de vue de
l'ingénierie. Les locuteurs compétents d'une langue donnée interprètent la temporalité (temps et
aspect) sans effort et de manière systématique, repérant même les ambiguïtés lorsqu'elles sont
présentes.
Nous disposons d'un modèle procédural (partiel) qui permet l'interprétation automatique de relations
temporelles à partir d'indications lexicales minimales et d'un ensemble réduit et systématique
d'opérations topologiques. L'objectif de la thèse et d'augmenter ce modèle et de le valider, tant sur le
plan linguistique et cognitif que sur le plan de l'efficacité. Ce travail devra déboucher sur des avancées
théoriques et sur la réalisation d'un outil opérationnel.
13 - Titre de la thèse : Repérage automatique de structures cognitivement simples
Applications à l'induction symbolique et au traitement du langage naturel
Directeur de thèse
Jean-Louis Dessalles (INFRES)
Equipes(s) d'accueil où se déroulera la thèse
Groupe Interaction, Cognition et Complexité (IC2) - Dép. InfRes, TELECOM ParisTech
Projet(s) structurant de rattachement
MILC (Modélisations interdisciplinaires du langage et de la cognition)
Mots-clés
Complexité, apprentissage, détection, induction, sémantique
Sujet
L'identification des structures constitue actuellement le principal verrou de l'intelligence artificielle. Les
systèmes artificiels peinent à reconnaître les structures qui semblent pourtant évidente à un oeil
humain, comme lorsqu'il s'agit de compléter la suite 1-22-333-4444. L'incapacité à repérer les
structures explique la relative médiocrité des machines dans les jeux de plateau (échecs, go…) malgré
leurs pouvoirs de calcul et de mémorisation bien supérieurs. Cette incapacité handicape
l'apprentissage symbolique, car la machine ne sait pas extraire la structure à apprendre à partir de
l'exemple.
Pourtant, nous disposons d'éléments théoriques permettant d'entrevoir des progrès rapides sur cette
question essentielle du repérage des structures. Premièrement, les bonnes structures sont celles qui
provoquent la plus grande baisse de complexité (au sens de Kolmogorov), autrement dit qui permettent
de réduire au maximum la taille de la description de la situation. Deuxièmement, les bonnes structures
sont celles qui s'expriment comme des combinaisons de groupes algébriques, au sens d'une théorie
générative de la forme comme celle de Leyton. Ainsi, une répétition de chiffres 4444... est l'invariant
d'un groupe engendré par l'opérateur de copie ; une suite croissante 1-2-3-4... est l'invariant du groupe
engendré par l'opération d'incrémentation.
Cette thèse abordera la question du repérage des structures tout d'abord sous l'angle théorique en
établissant une synthèse entre la théorie de la complexité et la théorie de la génération de la forme. Le
doctorant pourra prendre comme exemple l'induction des suites numériques, telle qu'elle est présentée
dans les tests classiques dits "d'intelligence". Il/elle pourra ensuite montrer que la théorie obtenue
s'applique au calcul d'analogies. Enfin, elle/il pourra démontrer l'utilité de la théorie en sémantique pour
comprendre l'emploi non littéral des mots, où il s'agit de reconnaître une structure conservée de
l'emploi littéral
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