Département informatique (INFO) - Thèses en cours

Titre de la thèse : Automated Assessment and Intervention Models for Maximising Situation Awareness in Human-Robot Interaction
Doctorant : ALLEMANG-TRIVALLE Arnaud
Dates : novembre 2021 - 2024
Equipe d'accueil : IMT-Atlantique, Campus de Brest / DPT INFO / P4S
Lieu : MT-Atlantique Nantes / Max-Planck-Institute für Intelligent Systems
Directeur de Thèse : Caroline Cao (IMT atlantique Brest - Dept INFO), Katherine Kuchenbecker
Encadrants : Caroline Cao (IMT atlantique Brest - Dept INFO)

Résumé :

Mots-clés : Situation awareness; multimodal signal analysis; modeling

Avis de Soutenance :

Titre de la thèse : Évolution continue et sécurisée des systèmes logiciels
Doctorant : BOUDJEMILA Chahrazed
Dates : 01/01/2022-2025
Equipe d'accueil : IMT-Atlantique, Campus de Brest / DPT INFO / P4S
Lieu : MT-Atlantique Brest
Directeur de Thèse : Fabien Dagnat  (IMT atlantique Brest - Dept INFO)
Encadrants : Salvador Martínez  (IMT atlantique Brest - Dept INFO)

Résumé : Les technologies de l'information et de la communication ont été intégrées dans de nombreux environnements différents, y compris des environnements critiques (c'est-à-dire des environnements dans lesquels une défaillance du système aurait des conséquences négatives graves allant de la perte de données à la perte de vies humaines). Cette intégration rend les systèmes sujets à un plus large éventail de problèmes de sécurité. Par conséquent, les efforts de la recherche et de l'industrie ont été orientés vers l'amélioration de la sécurité de ces systèmes en intégrant des mécanismes de sécurité existants (contrôles), en en développant de nouveaux et en préconisant des processus de développement sécurisés par construction. Malheureusement, les systèmes sont loin d'être statiques, c'est-à-dire qu'ils peuvent être modifiés lors des phases de maintenance/évolution requises. Par conséquent, la sécurité doit être intégrée comme une préoccupation centrale dans la phase d'évolution des systèmes logiciels dans ce que nous appelons un paradigme d'évolution continue sécurisée. Fournir les moyens d'assurer efficacement que la sécurité d'un système logiciel n'est pas affectée négativement par un événement d'évolution donné est l'objectif de thèse de doctorat. Pour ce faire, nous avons l'intention d'utiliser les outils et les techniques de l'ingénierie logicielle comme par exemple l'ingénierie dirigée par les modèles (IDM). Pour atteindre cet objectif scientifique, il faudra au moins explorer les éléments suivants :

1. des mécanismes permettant d'obtenir une représentation de son état de sécurité. Cette représentation : i) peut exister (partiellement) en tant que documentation du système ; ii) peut être construite à la main ou iii) peut être découverte de manière (semi-)automatique.

2. si nécessaire, des mécanismes pour lier les connaissances en matière de sécurité (par exemple, les propriétés de sécurité souhaitées, les politiques de contrôle d'accès, etc) au logiciel.

3. des mécanismes pour évaluer/propager efficacement les changements du logiciel sur son état de sécurité (par exemple, nous voulons être en mesure de déterminer quelles propriétés de sécurité sont affectées par un changement donné lorsque ce dernier est propagé à un certain nombre de modèles connexes).

Mots-clés : Modélisation, sécurité, évolution

Avis de Soutenance :

Titre de la thèse : Fédération de Modèles, une approche compositionnelle de modélisation
Doctorant : GUERIN Sylvain
Dates : 01/01/2021-2024
Equipe d'accueil : DPT INFO (ENSTA Bretagne) / P4S
Lieu : ENSTA Bretagne, Brest
Directeur de Thèse : Antoine BEUGNARD  (IMT atlantique Brest - Dept INFO)
Encadrants : Antoine BEUGNARD  (IMT atlantique Brest - Dept INFO) ; Joël Champeau (ENSTA Bretagne)

Résumé : La modélisation est une pratique universelle. Dans la vie de tous les jours, le langage est un modèle de notre monde ; il permet d’en parler, de le décrire, de raisonner dessus et d'en sortir en imaginant d'autres réalités, à venir ou non. En science, les mathématiques modélisent en proposant un autre langage pour décrire une autre réalité, celles des nombres, de la géométrie et plus généralement de la physique du monde au travers du calcul. En informatique, la démarche est identique. Pour modéliser, on utilise des langages pour décrire un calcul ou un système existant ou à venir.
Tous ces modèles ont une intention, un objectif : décrire, permettre de calculer, fournir une solution, évaluer une caractéristique. etc. Pour un même système, il existe ainsi de nombreux modèles, s'appuyant sur divers langages, pour décrire différents points de vue : par exemple, fonctionnel, structurel, temporel.
Le sujet proposé consiste à étudier une solution incrémentale de composition de modèles et de langages (méta-modèles) qui permettent de regrouper des points de vue pour enrichir des descriptions de systèmes tout en permettant de relier les points de vues afin de gérer les contraintes et règles de cohérences issues de ces regroupements.

Mots-clés : Modélisation, méta-modélisation, méthode de modélisation

Avis de Soutenance :

Titre de la thèse : Traçabilité des transformations dans les compilateurs obfuscants
Doctorant : MATEU Bruno
Dates : 01/12/2021-2024
Equipe d'accueil : DPT INFO / P4S
Lieu : IMT-Atlantique, Brest ; Quarkslab, Paris
Directeur de Thèse : Fabien DAGNAT  (IMT atlantique Brest - Dept INFO)
Encadrants : Fabien DAGNAT, Jen-Christophe BACH (IMT atlantique Brest - Dept INFO) ; Béatrice Creusillet (Quarkslab)

Résumé : Un compilateur a pour rôle de transformer un programme écrit dans un langage de programmation en un programme exécutable par une machine. Pour cela, il utilise un ensemble de transformations, appelées passes, qui utilisent différentes représentations intermédiaires du code. En pratique, ces transformations sont nombreuses (60 pour LLVM). De plus, selon les options choisies par l'utilisateur et le programme en entrée, la suite de transformations effectivement appliquées varie. Ainsi, le lien entre le programme exécutable et les codes sources initiaux est complexe. Or, ce lien est important aussi bien pour le développeur du programme (par exemple, en cas d'erreur) que pour l'utilisateur du programme (par exemple, pour avoir confiance dans la façon dont l'exécutable a été construit). On parle de trace (de compilation) pour décrire ce lien et éventuellement la suite de transformations qui ont effectivement été appliquées.
Le code d'une application contient des informations sensibles (clés cryptographiques, des
algorithmes...) que l'on souhaitent difficiles à extraire d'un exécutable. Un tel exécutable difficile à comprendre est dit obfusqué et sa production repose sur des transformations de code. Ces transformations rendent la traçabilité du code source au binaire difficile.
La thèse visera à proposer une représentation des transformations et une modélisation de
leur propagation. La solution sera implémentée et validée dans le compilateur LLVM.

Mots-clés : Compilateur, Obfuscation, Traçabilité, Cybersécurité, Débogage

Avis de Soutenance :

Titre de la thèse : Analyse de la vulnéerabilité dans le cadre des systèmes de systèmes sociotechniques
Doctorant : PERROTIN Paul
Dates : 2019 / 2021
Equipe d'accueil : IRISA/ARCHWARE
Lieu : Ecole Navale
Projet :P4S
Directeur de Thèse : Salah Sadou (ENSIBS-IRISA)
Co-Directeur de Thèse : Antoine Beugnard (IMT atlantique Brest)
Encadrant : Nicolas Belloir (IRISA/ARCHWARE)

Résumé :
Portée par l'évolution du numérique, de plus en plus de systèmes sont interconnectés et forment ce qu'on appelle un système de système (SoS). Parmi les nombreuses définitions proposées pour les SoS, l'INCOSE propose la suivante [1] : " un SoS est un système dans lequel les éléments sont des systèmes managérialement et opérationnellement indépendants, et qui tous ensemble, produisent des résultats qui ne peuvent être atteints âr les systèmes individuels seuls ". Dans ce contexte, on appelle " comportement émergeant" un comportement obtenu à partir de la collaboration entre systèmes constituants. Ces types de comportement sont généralement imaginés par le concepteur du SoS en réponse à un problème complexe que les systèmes de constituants seums ne peuvent traiter.Dyson Et al. [2] définissent le comportement émergeant comme : " ce qui ne peut être prévu par analyse d'un système à un niveau inférieur que celui d'un système vu comme un tout. [...] Le comportement émergeant, par définition, est ce qui reste lorsque tout le reste a été expliqué ".
Même si le comportement émergeant peut être vu comme l'objectif visé par la construction d'un SoS, ce n'est cependant pas toujours le cas. En effet, d'après Jeffrey Mogul [3], si l'émergence n'est pas forcément mauvaise par essence, son interopérabilité est elle-même considérée comme un mauvais comportement.cela sous-entend la nécessité de classer les comportements émergeants en deux familles : les désirés et les non désirés. Les premiers sont la raison même qui  poussent à la construction d'un SoS. les seconds résultent également de sa mise en place mais n'ont pas été pris en compte comme objectifs. Ils représentent donc une vulnérabilité potentielle du SoS.
Par ailleurs, la diffusion des systèmes nimériques, que ce soit dans la société au sens large, ou dans des microcosmes telles que les entreprises, font que l'humain peut être considéré comme un constituant à part entière d'un SoS. En effet, de part son interaction directe avec un ou des systèmes du SoS, amenant par là même un comportement émergent prévu ou non. On appelle cee type de système des systèmes sociaux-techniques (SoSTS).

Mots-clés :

Avis de Soutenance :

Titre de la thèse : Modélisation d'infrastructure informatique pour l'identification et la prévention des risques   
Doctorant : SOMERS Benjamin
Dates : 01/01/2021 - 2023
Equipe d'accueil : DPT INFO / P4S
Lieu : IMT-Atlantique Brest, Crédit Mutuel Arkéa
Directeur de Thèse : Fabien DAGNAT  (IMT atlantique Brest - Dept INFO)
Encadrants : Fabien DAGNAT, Jean-Christophe BACH (IMT atlantique Brest - Dept INFO), Philippe LE GOFF (Crédit Mutuel Arkéa), Nicolas Dupeux (Crédit Mutuel Arkéa)

Résumé : Une infrastructure informatique est soumise à un grand nombre d’aléas, qu’ils soient causés volontairement ou non. Pour avoir des garanties quant à la sûreté des systèmes d’information et améliorer la sécurité des infrastructures, il devient important de s’intéresser à la source des problèmes et d’identifier les risques. Un système sûr devra permettre l’identification de la source des incidents, leur non-répétabilité à court terme et garantir la capacité d’un processus de remédiation à corriger effectivement les problèmes. Cette thèse vise à fournir un cadre de modélisation pour des infrastructures complexes, afin de réaliser une cartographie du risque et aider ainsi à la conception d’infrastructures résilientes. Réalisée dans un environnement bancaire soumis à des audits nombreux et fréquents, cette thèse devra permettre de simplifier ces processus d’audit en déterminant des propriétés de sécurité et de sûreté à partir de cette cartographie.
Mots-clés : Modélisation, Infrastructures informatiques, Cybersécurité, Sûreté, Risques

Avis de Soutenance :

Titre de la thèse :  Analyse par Apprentissage Automatique pour la Détection et la Classification de Cyber Attaques à bord des Navires
Doctorant : DURAZ Robin
Dates : mars 2021/2024
Equipes d'accueil :  IMT-Atlantique, Campus de brest /DPT INFO - Ecole Navale
Lieu :  Brest
Directrice de Thèse :  Sandrine VATON
Encadrants : Sandrine Vaton, Julien Francq (Naval Group), David Espès (Université de Brest)

Résumé : Les navires de la marine connaissent une évolution technologique qui repose de plus en plus sur la digitalisation de l’environnement de bord. Celle-ci repose sur une convergence entre les technologies d’information (IT) et d’opération (OT) qui composent ces bâtiments, de façon similaire à l'architecture d'une usine du futur (modèle MESA). L’objectif de cette thèse est de pouvoir sécuriser les navires de la marine en détectant les cyber-attaques qui pourraient mettre à mal leur bon fonctionnement. Différents types d’attaques peuvent être concernés : attaque verticale provenant des niveaux supérieurs de l'architecture pour impacter les équipements au niveau opérationnel, ou attaque sur la disponibilité des systèmes opérationnels ce qui peut être particulièrement critique pendant une mission du navire.
Traditionnellement, les composants de sécurité embarqués (ex. : sondes de détection d’intrusion) intègrent un ensemble de règles statiques de détection d’attaques. Ceci présente un certain nombre de limitations, comme la nécessité de mettre à jour très régulièrement les règles et l'incapacité à détecter des attaques nouvelles (0-day attack).
Dans cette thèse nous souhaitons développer une approche alternative consistant à utiliser des algorithmes issus de l’apprentissage automatique (machine learning) pour analyser des métriques collectées à différents niveaux dans le système IT/OT afin d’automatiser la détection et la classification des attaques ou autres dysfonctionnements. Nous nous intéresserons en particulier aux approches semi-supervisées, dans lesquelles le système dans sa phase d'apprentissage ne dispose que d'étiquettes partielles sur les diagnostics à associer aux observations.

Mots-clés :systèmes cyber-physiques, cyber-sécurité, apprentissage automatique, semi-supervisé

Avis de Soutenance :

Titre de la thèse :  Nouvelles méthodes statistiques pour la métrologie réseaux
Doctorant : GHANDI Sanaa
Dates :  01/10/2020-2023
Equipe d'accueil :  IMT-Atlantique, Campus de brest /DPT INFO
Lieu :  Brest
Directeurs de Thèse : Sandrine Vaton, Thierry Chonavel
Encadrants :  Alexandre Reiffers-Masson, Thierry Chonavel, Sandrine Vaton

Résumé : L’étude du comportement des réseaux de télécommunications, notamment en vue d’optimiser leur mode de fonctionnement se base sur des observations. Si on voit le réseau comme un graphe, il peut en particulier s’avérer important de caractériser le délai moyen sur chacun des liens. Pour ce faire, il est possible d’utiliser des mesures du délai de bout en bout sur les chemins. Ainsi, les mesures disponibles sont constituées par la somme cumulée des délais subis par les paquets transmis sur chacun des liens parcourus entre l’origine et la destination.

Dans certaines situations, notamment lorsque le routage des paquets transmis est bien contrôlé (e.g. data centers) l’accumulation de ces mesures permet d’obtenir un jeu d’équations linéaires suffisant pour que, combiné avec certaines hypothèses liées à la parcimonie des données, on puisse estimer de façon satisfaisante le comportement des liens du réseau. Plus précisément, nos hypothèses concernent la parcimonie des liens présentant une variation significative de délai au cours du temps. Dans d’autres situations des changements routage dans le système sont susceptibles de modifier le chemin suivi par les paquets entre l’origine et la destination (e.g. Internet). Ainsi, nos observations ne peuvent pas être complètement contrôlées en avance.

Pour ces différentes situations, il est utile de disposer de capacités de prédiction des délais sur les trajets, par exemple pour anticiper d’éventuelles congestions. Aussi, on cherchera à compléter la modélisation des chemins en y intégrant un modèle dynamique qui tienne compte des évolutions du délai moyen sur chaque lien au cours du temps. Pour des systèmes nécessitant un contrôle à haute fréquence on pourra par exemple décrire l’évolution de l’état (i.e. le délai) sur chaque lien au moyen d’un modèle AR. Des techniques de filtrage dans les modèles d’état (e.g. filtrage de Kalman) pourront être envisagées, couplées à des approches parcimonieuses et à l’estimation des paramètres des équations d'évolution sur les liens. Pour des systèmes observés sur des intervalles de temps plus longs il pourra s’avérer préférable d’envisager une modélisation markovienne des délais origine-destination pour prendre en compte l’évolution du routage.

Par ailleurs, on complétera l’analyse de ces approches par une étude des bornes de performances issues de la théorie de l’information. Cela permettra d’une part de préciser un écart à ces bornes théoriques des solutions retenues. D’autre part cela pourrait également permettre d’élaborer des stratégies de mesure optimales en termes de ressources réseau à utiliser pour un objectif de qualité fixé.

Mots-clés : métrologie des réseaux, analyse de graphes, modèles dynamiques

Avis de Soutenance :

Titre de la thèse :  Mécanismes de Confiance pour services réseaux de connectivité dans un contexte multiaccess Edge Computing
Doctorant : MESSIÉ  Vincent
Dates : Octobre 2019 / 2021
Equipe d'accueil :  IMT-Atlantique, Campus de brest /DPT INFO - Orange Lannion
Lieu :  Lannion
Directrice de Thèse : S.Vaton 
Encadrants :  Gaël Fromentoux, Benoît Radier (Orange Labs), Sandrine Vaton, Isabel Amigo

Résumé : Dans le contexte de la numérisation massive de la société, une offre qui assure une collecte et un transport fiable des données prend tout son sens. La confiance dans les données est essentielle pour le succès de la 5G et en particulier des services numériques à destination des « Verticals » 5G tels que la Santé, les Transports, l’Energie, l’Industrie ou l’Agriculture.  L’objectif de la thèse est de concevoir des mécanismes de co-construction de la confiance au niveau du transport et de la collecte de données (services réseaux) et de les insérer dans les processus et méthodes de déploiement des services réseaux mis en œuvre par l’opérateur dans un contexte MEC et 5G pour prouver le bon acheminement des données. L’aspect novateur de la thèse est d’appliquer les technologies à registres distribuées pour échanger des informations certifiées entre partenaires pour assurer le bon fonctionnement d’un service de confiance .

Mots-clés :confiance dans les données, verticals 5G, conformité des services, réseaux et clouds hétérogènes, smart contracts, consensus

Avis de Soutenance :

Titre de la thèse :  Introduction des technologies de virtualisation (SDN/NFV) dans le réseau d'accès optique
Doctorant : WANG Minqi
Dates : Octobre 2019 / 2021
Equipe d'accueil :  IMT-Atlantique, Campus de brest /DPT INFO - Orange Lannion
Lieu :  Orange Lannion
Directeur de Thèse : Loutfi Nuyami (SRCD, IMT Atlantique, Campus de Rennes)
Encadrants :  Isabel Amigo, Gaël SIMON (Orange Labs), Luiz Anet Neto (Orange Labs)

Résumé : L’objectif de la thèse est d’étudier et proposer des solutions d’introduction des technologies de virtualisation (SDN/NFV) dans le réseau d’accès optique. Du point de vue d’Orange, la thèse contribuera à détailler les découpages possibles du réseau du fait de l’introduction de la virtualisation dans l’accès : caractéristiques requises pour le contrôleur SDN, nécessité d’une couche d’abstraction entre le contrôleur et l’équipement de réseau (comme proposé dans la littérature), choix des protocoles et limites de ceux-ci, choix des modèles de données et limites de ceux-ci, limites de l’architecture de management (pannes, latence, ...), choix des fonctions à virtualiser (allocation de bande-passante, ...) et contraintes associées, intégration de l’architecture SDN/NFV choisie dans le contexte réseau global les autres équipements, les autres contrôleurs, et l’orchestrateur.
La contribution interne du doctorant consistera donc à alimenter la réflexion sur le sujet tout en gardant l’adhérence avec les couches bas niveau (couche physique notamment) de la transmission par fibre optique. En externe, ce travail de thèse portera le point de vue d’un opérateur mondial majeur en revendiquant les intérêts d’Orange sur le sujet, et permettra d’influencer ce domaine où les opérateurs sont peu représentés face aux fournisseurs d’équipements.

Mots-clés : SDN/NFV, accès optique, architecture réseau

Avis de Soutenance :

Titre de la thèse :  Troubleshooting automatique de l'Internet profondément chiffré
Doctorant : TLAISS Ziad
Dates :  2019 / 2021
Equipe d'accueil :  IMT-Atlantique, Campus de brest /DPT INFO - Orange Lannion
Lieu :  Orange Lannion
Directrices de Thèse : Sandrine Vaton,
Encadrants :  Isabelle Hamchaoui, Alexandre Ferrieux (Orange Labs), Sandrine Vaton

Résumé : Le troubleshooting est une activité cruciale pour les opérateurs car garante de l'expérience des clients. Elle s'applique essentiellement à la couche de transport TCP : chargée d'établir une connectivité entre la source et la destination, cette couche transport gouverne en particulier le rythme des émissions grâce à son mécanisme de Contrôle de Congestion, et constitue de fait un enjeu clé âprement disputé entre les acteurs telco et OTT (Over The Top). A ce titre, les OTT ont lancé depuis 2014 le protocole QUIC qui confère à la couche transport une opacité totale du point de vue du réseau via un chiffrement profond ; dommage collatéral, le troubleshooting passif par observation des flux dans le réseau devient alors impossible.
En effet, le diagnostic de la couche transport repose sur deux stratégies contrastées. (i) L'identification des dégradations peut être assurée par des sondes passives situées dans le réseau, qui observent en permanence le trafic et détectent les anomalies les plus flagrantes en vertu de quelques règles préétablies. Cette solution passe parfaitement à l'échelle et présente l'avantage de la précocité des diagnostics, qui peuvent être réalisés avant même que les clients ne les constatent mais qui souffre d'un taux de détection assez médiocre, et qui est mise en échec par l'émergence de protocoles de transport profondément chiffrés - tels que QUIC - qui la prive de la majeure partie des indicateurs mesurés jusqu'alors. (ii) L'analyse par un expert humain de traces enregistrées par des sondes actives (robots réalisant des « tirs » depuis des accès situés dans des zones suspectées de dégradations), ce qui rend impossible son extension à du diagnostic massif. Il faut en effet non seulement installer ces robots, générer du trafic, mais surtout analyser les traces.

Cette seconde méthode présente cependant l'intérêt de rester utilisable en présence de protocoles chiffrés tels que QUIC, puisque les connexions de test sont établies par les sondes de l'opérateur, qui peuvent divulguer les clés de chiffrement correspondantes vers les points d'observation situés dans le réseau afin de localiser les sources de dégradation. Dans un contexte de croissance explosive des trafics QUIC, il semble urgent et crucial de s'intéresser à de nouvelles méthodes de diagnostic. Par exemple, la simple observation des réactions des sources permet de savoir quel type de dégradation a été supposé par celle-ci, ce qui constitue une riche information de diagnostic. Cette méthode - couplée aux nouvelles solutions d'apprentissage de type Machine Learning - semble à ce jour peu ou pas investiguée et est compatible avec des flux profondément chiffrés.

Mots-clés : diagnostic, QoS, chiffrement, métrologie, QUIC

Avis de Soutenance :

Titre de la thèse :  Méthodes exploratoires pour le diagnostic des réseaux
Doctorant : TROISEMAINE Colin
Dates : octobre 2021/2024
Equipe d'accueil :  IMT-Atlantique, DPT INFO et Orange  Lannion
Lieu :  Lannion, Brest
Directrice de Thèse : S.Vaton
Encadrants : Joachim Flocon Cholet (Orange Labs), Stéphane Gosselin (Orange Labs), Alexandre Reiffers Mason, Sandrine Vaton

Résumé : Le diagnostic de pannes est un problème important pour les fournisseurs d'accès Internet. Il permet d'assurer un excellent niveau de qualité d'expérience pour les clients, et un dépannage rapide en cas de problèmes. Du fait de la complexité des architectures de réseau, la maintenance et la mise à jour des systèmes de diagnostic est un problème difficile.
L'objectif de la thèse est de proposer de nouvelles méthodes de diagnostic de pannes se basant sur l'analyse des données remontées de manière routinière (rapports signaux à bruit, puissances, températures, etc...) Nous privilégions des approches semi-supervisées permettant d'intégrer une connaissance a priori sur certaines pannes et de découvrir de nouveaux types d'anomalies.
Au-delà du problème déjà bien étudié de clustering d'anomalies de réseaux, nous souhaitons dans le cadre de cette nouvelle thèse mettre l'accent sur l'explicabilité des nouvelles classes d'anomalies.

Mots clés: apprentissage automatique, explicabilité, réseaux d'accès optiques, détection de pannes

Avis de Soutenance :

Titre de la thèse :  Supporting Self-Regulation Learning Using Dynamic Bayesian Networks
Doctorant : BOULAHMEL Amine
Dates : Novembre 2021/2024
Equipe d'accueil :  IMT-Atlantique, Campus de brest /DPT INFO/ équipe MOTEL
Lieu :  Brest
Directeurs de Thèse : Franck POIRIER (Full Professor. UFR Sciences & Sciences de l'Ingénieur. Lab-STICC UMR CNRS 6285/MOTEL. Université Bretagne Sud (UBS)), Philippe LERAY (Full Professor. LS2N/DUKe - Data User Knowledge. Ecole Polytechnique de l'Université de Nantes)
Encadrants : Fahima DJELIL et Jean-Marie GILLIOT (Associate professor, Lab-STICC UMR CNRS 6285/MOTEL. IMT Atlantique Bretagne Pays de Loire, Computer Science Department)

Résumé : Self-regulation is a well-established concept for which we already know different learning strategies, including cognitive strategies (reviewing courses, organizing information, memorizing), metacognitive strategies (self-assessment, planning) and strategies for seeking additional information (using documentary resources, asking others for help). Many recent studies agree on the relevance of Self-Regulated Learning (SRL), and point out the need for more empirical analysis of learner activities. One of the main objectives of such research is to reduce the number of drop out students, to enhance learners' motivation and increase learning success].
This thesis aims to design and develop a modelling approach based on Dynamic Bayesian Networks (DBN) and Open Learner Models (OLM), to provide students with SRL features and foster their autonomy.
DBNs are used in different domains in decision making. At the intersection between Knowledge representation and Machine Learning in Artificial Intelligence (AI), both the structure and the conditional dependencies of a DBN, can be learned using a variety of possible algorithms or specified by hand. The OLM approach is used to support the learner’s reflection process by providing formative feedback on the learning process or even engaging negotiation with the learner. Previous works on OLMs showed interesting effects on engagement with the learning content .
Our objective is to implement these approaches as extensions of existing online platforms developed by France-IOI , on one hand, and on existing MOOCs developed by IMT Atlantique, which are available on Edx and Fun platforms, on another hand.   The learning content includes tracks on programming basics and other related topics, dedicated to students from different levels, starting from the 4th grade in secondary level to undergraduate Higher Education. Based on student interactions with the learning platforms and embedded SRL features, such as perceptions of progress, the designed approach will help students to:

•   define specific goals, plan and monitor their activities, and make decisions.
•   select strategies, based on the set of available learning resources and their difficulty levels.
•   monitor their activities as effectively as possible, to optimize their learning with a high level of autonomy.

Mots-clés : Self-Regulation Learning (SRL), Dynamic Bayesian Network (DBN), Bayesian Knowledge Tracing, Open Learner Models (OLM).

Avis de Soutenance :

Titre de la thèse : Identification de séquences d’activités par apprentissage automatique et interaction pour des services domotiques automatisés et personnalisés dans une maison autonome.
Doctorant : BOUCHABOU Damien
Dates : 2019 / 2022
Equipe d'accueil : IMT-Atlantique, Campus de brest / DPT INFO,  thèse CIFRE DELTA DORE
Lieu :  Brest
Directeur de Thèse : Ioannis Kanellos (dept INFO)
Encadrants : Mai Nguyen (dept INFO), Christophe Lohr (dept INFO)

Résumé :La Réglementation Environnementale prévue pour 2020 ne considère plus le bâtiment comme un simple consommateur énergétique, mais remet l’humain au centre des préoccupations, afin qu’il soit parfaitement  intégré  dans  son  écosystème.  Ces  «bâtiments  responsables»  de  demain  doivent s’inscrire pleinement dans une vision de société renouvelée, où confort et santé sont en harmonie avec  la  gestion  dynamique  de  l’énergie.  Pour  atteindre  ces  objectifs,  il  faut  aussi  repenser  les systèmes installés dans les bâtiments, en développant de nouvelles fonctions de pilotage, offrant des interactions plus fortes avec les occupants. De nombreuses études ont montré que le comportement des occupants pouvait engendrer des différences de consommation importantes (plus de 20%).
Nous cherchons à proposer une offre de service domotique automatisée et personnalisée en fonction des caractéristiques des utilisateurs par le moyen d’un système domotique interactif.
Les travaux de cette thèse bénéficieront des moyens matériels et de salles de tests de Delta Dore et d’IMT Atlantique. Notamment, les travaux pourront exploiter l’environnement et l’architecture des capteurs types et de la plateforme de service de notre offre Maison Connectée autour du TYDOM3 ou équivalent.
Les tests et expérimentations pourront être déployés au living lab Experiment’haal de l’IMT Atlantique,  ainsi que dans des environnements d’essais, différentes maisons d’essais de collaborateurs ou de partenaires constructeurs, du Concept Home Delta Dore (Rennes) et un showroom à Bonnemain où des tests avec utilisateurs et habitants pourront être menés.

Mots-clés :

Avis de Soutenance :

Titre de la thèse : Segmentation sémantique d'une scène industrielle 3D
Doctorant : CAZORLA Romain
Dates : 01/07/2020 - 2023
Equipe d'accueil : ENIB 
Lieu :  Brest
Directeur de Thèse : Cédric BUCHE (ENIB, Lab-STICC, RAMBO)
Encadrants :
- Cédric BUCHE (ENIB, Lab-STICC, RAMBO)
- Panagiotis PAPADAKIS (IMT Atlantique-dept INFO, Lab-STICC, RAMBO)

Résumé :
Mots-clés :

Avis de Soutenance :

Titre de la thèse : Incremental Learning for Classification of Objects of InterestI
Doctorant : FERDINAND Quentin
Dates : 2020 / 2022
Equipe d'accueil : ENSTA Bretagne, CIFRE thesis with Naval Groupe and ENSTA Bretagne
Lieu :  Brest
Directeur de Thèse : Benoit Clement (ENSTA Bretagne, Lab-STICC, MATRIX)
Encadrants : Panagiotis Papadakis (dept INFO, IMT-Atlantique), Gilles LE CHENADEC (ENSTA Bretagne, Lab-STICC, MATRIX), Quentin OLIVAU (Naval Groupe)

Résumé :  The proposed project resulting from a collaboration between Lab-STICC and Naval Group concerns incremental learning for the automatic classification of objects or particular environments represented by 2D or 3D images. Aiming for a solution embedded on a (aerial or underwater) drone, we seek to develop algorithms with a real-time update capability, using new potentially labeled images belonging to already learned or novel categories. This update must be performed without storing the examples seen previously (or by limiting this storage) and without the need for relearning from scratch. Incremental learning refers to learning a model of category prediction, for example from data provided to the drone as a mission, where the primary goal amounts to improving or preserving the performance of an initial prediction model potentially learned beforehand.

Mots-clés : Deep Learning, Catastrophic Forgetting, Incremental Learning

Avis de Soutenance :

Titre de la thèse : Cartographie 3D métrique dense et temps réel
Doctorant :  HABIB Yassine
Dates : Juillet 2020/2023
Equipe d'accueil :
 - IMT-Atlantique, Campus de brest / DPT INFO /  équipe RAMBO
 - Thales SIX GTS France, Thales Research & Technology Palaiseau / Theresis /
Lieu : Brest (France), Palaiseau (France) , Montréal (Canada)
Directeur de Thèse : Cédric BUCHE (ENIB, Lab-STICC, RAMBO)
Encadrants :
 - Panagiotis PAPADAKIS (IMT Atlantique-dept INFO, Lab-STICC, RAMBO)
 - Cédric LE BARZ (Thales SIX GTS France, Theresis, VAR)
 - Antoine FAGETTE (Thales Research & Technology Canada, CortAIx)

Résumé : La navigation d’un robot mobile dans un environnement inconnu nécessite au robot de percevoir et d’analyser en temps réel l’environnement dans lequel il évolue. La cartographie 3D temps réel est une  des  fonctionnalités  indispensables.  Elle  permet  à  un  robot  de  planifier  sa  trajectoire  tout  en prenant en compte les obstacles potentiels, que ce soit les obstacles statiques ou dynamiques. Les modèles 3D sont souvent générés à partir d’un nuage de points 3D plus ou moins denses appelés amers. Ils sont obtenus soit par des capteurs actifs de type caméra RGB-D ou LiDAR, soit par des capteurs  passifs  de  type  caméra  visible.  Les  données  issues  de  ces  caméras  sont  traitées  par  des algorithmes  de  type  SLAM  (« Simultaneous  Localization  And  Mapping »)  qui  permettent  de reconstruire l’environnement 3D et de s’y localiser.
Cette thèse s’inscrira dans le contexte de petits drones, comme par exemple les petits drones de loisir. Ceci a pour conséquence d’engendrer les contraintes suivantes :
 - Masse  :  le  drone  doit  rester  compact  et  léger.  Si  l’on  souhaite  que  l’utilisateur  n’ait  pas  besoin d’enregistrer son drone, la loi française impose par exemple que la masse totale du drone n’excède pas 800 g.
 - Consommation :  La  consommation  électrique  pour  le  traitement  des  données  doit  rester  très inférieure à la consommation électrique des moteurs.
 - Altitude : les altitudes de vols envisagées sont de quelques mètres à quelques dizaines de mètres enintérieur ou en extérieur
 - Prix : Les capteurs et processeurs utilisés doivent être compatible, à court ou moyen terme, d’un drone grand public.

Mots-clés :

Avis de Soutenance :

Titre de la thèse : Apprentissage par Démonstration de Manipulation Robot via des Réseaux Adverses Génératifs
Doctorant :  JABRI Mohamed Khalil
Dates : 2020 / 2023
Equipe d'accueil : IMT-Atlantique, Campus de brest / DPT INFO
Lieu : Brest
Directeur de Thèse : Gilles COPPIN (IMT atlantique, Directeur du LabSTICC)
Encadrants : Panagiotis PAPADAKIS, Enseignant Chercheur (dept INFO, IMT Atlantique)

Résumé : Depuis son introduction au milieu industriel la robotique s'ouvre aujourd'hui aux nouveaux domaines d'activité grâce à son introduction au milieu urbain. En ce qui concerne le système de prise de soins et de bien-être, ces avancements ouvrent des nouvelles opportunités mais posent également de nouveaux défis liés à l'évolution des méthodes et des pratiques qui deviennent plus personnalisés, au travers l'offre des services en distance et avec un degré d'autonomie plus élevé.

Notre intérêt dans cette thèse porte sur le développement de tels services au travers le déploiement de robots humanoïdes et des méthodes d'entraînement automatique permettant le transfert de capacités humaines par démonstration. Cette thématique est connu comme apprentissage par démonstration et traite le problème du couplage de l'opération robotique avec sa perception en fonction de la tâche à accomplir. La thèse permet d'éteindre des travaux récents au domaine de l'apprentissage profonde et des modèles probabilistes graphiques principalement orientés aux applications de la vision par ordinateur, vers des capacités robotiques de manipulation basées vision dans un contexte d'assistance à la personne par un robot compagnon (Robotnik RB-1). Le projet est le produit de synergie entre l'équipe IHSEV/HAAL du LabSTICC de l'IMT Atlantique, spécialisée aux domaines de la maison intelligente et de la robotique cognitive et le PGM group de l'Université d'Adélaïde, spécialisé en intelligence artificielle basée sur des réseaux de neurones et des modèles probabilistes graphiques.

Mots-clés : Apprentissage par Démonstration, Robotique Humanoïde, Meta-apprentissage, Réseaux Adverses Génératifs

Avis de Soutenance :

Titre de la thèse : Assistance proactive aux AVQ par interaction robotique contextuelle
Doctorant : LE BONO Cédric
Dates : 01/10/2020 - 2023
Equipe d'accueil : IMT-Atlantique, Campus de brest / DPT INFO / RAMBO
Lieu :  Brest
Directeur de Thèse : Cédric BUCHE (ENIB, Lab-STICC, RAMBO)
Encadrants :
- Panagiotis PAPADAKIS (IMT Atlantique-dept INFO,Lab-STICC, RAMBO)
 -Christophe LOHR (IMT Atlantique-dept INFO,Lab-STICC, RAMBO)
Résumé :

Mots-clés :

Avis de Soutenance :

Titre de la thèse : Variantes dialogiques et niveaux langagiers en environnement multilinguistique subsaharien : prise en compte des paramètres sociolectaux et idiolectaux pour l’adaptation dynamique d’un bot au profil du locuteur. Application à des services vocaux.
Doctorant :  WADE PapaSéga
Dates : Novembre 2021/2024
Equipe d'accueil : IMT-Atlantique, Campus de brest / DPT INFO/RAMBO
Lieu : Brest, Lannion, Paris
Directeur de Thèse : Ioannis Kanellos (dept INFO)
Encadrants :  Mihai Andries (IMT Atlantique-dept INFO, Lab-STICC, RAMBO), Thierry Moudenc (Orange)

Résumé : Les agents conversationnels vocaux, voice bots, sont de nos jours massivement adoptés par le grand public et de plus en plus intégrés dans les applications temps réel actuel utilisées quotidiennement. Ils sont généralement constitués d’un train de briques technologiques partant de la reconnaissance automatique de la parole, la compréhension automatique du langage, la gestion du dialogue et la génération de la réponse à l’utilisateur. Cependant ces types de systèmes sont aujourd’hui inexistants en environnement subsaharien où l’illettrisme est omniprésent et les différences de « niveau de langue » très marquées. Appliquer cette technologie dans un tel contexte nécessite avant tout un ancrage aux langues locales, l’accès à l’information étant sinon rendu très difficile voire impossible. Pour autant, la pratique de la langue diffère grandement entre un agriculteur traditionnel et un érudit de la capitale, en termes de vocabulaire, de prosodie, de rythmes etc, et les services automatiques de relations clients proposés aujourd’hui n’en tiennent pas compte, n’offrant pas d’alternative langagière en fonction du locuteur. Ils sont élaborés uniformément sur une hypothèse de modèle abstrait n’intégrant qu’une seule logique de parcours linguistique, un seul niveau de langue, un schéma unique d’intéraction. Nous nous intéressons dans ce travail de thèse à la mesure du niveau d’aisance langagière du locuteur et à la prise en compte de cette mesure dans les des décisions de l’agent conversationnel. Il s'agit pour cela de mesurer sur le déroulé du dialogue, de bout en bout, un ensemble pertinent de paramètres à des fins de « profilage » en évaluant la « coopération » utilisateur-système puis d'en modéliser les effets..

Mots-clés : Traitement automatique de la parole, traitement de la langue, dialogue homme/machine, Machine Learning (DNN, Reinforcement Learning, Transfert Learning), agents conversationnels vocaux, profilage, adaptation

Avis de Soutenance :

Titre de la thèse : 3D Authoring Tool of the Assembly Line and Supervision of the Activities of Operators for Industry 4.0
Doctorant : BEGOUT Pierre
Dates : juin 2019- 2022
Equipe d'accueil : IMT-Atlantique, Campus de brest /DPT INFO/ INUIT
Lieu : IMT-Atlantique Brest
Directeurs de Thèse :  Thierry Duval - Sébastien KubickiThierry Duval
Encadrants :Thierry Duval - Sébastien Kubicki

Résumé :

Mots-clés :

Avis de Soutenance :

Titre de la thèse : Virtual Reality for Cyber Security to enhance intrusion detection, investigation and decision
Doctorant : DELCOMBEL Nicolas
Dates : octobre 2020- 2023
Equipe d'accueil : IMT-Atlantique, Campus de brest /DPT INFO / INUIT
Lieu : IMT-Atlantique Brest
Directeurs de Thèse : Thierry Duval - Marc-Oliver Pahl
Encadrants : Thierry Duval - Marc-Oliver Pahl

Résumé :

Mots-clés :

Avis de Soutenance :

Titre de la thèse :
Doctorant : FOURIER Nicolas
Dates : 2022-2024
Equipe d'accueil : IMT-Atlantique, Campus de brest /DPT INFO / INUIT
Lieu : IMT-Atlantique Brest
Directeurs de Thèse :
Encadrants :

Résumé :

Mots-clés :

Avis de Soutenance :

Titre de la thèse : Augmented Reality and Tangible User Interface to Supervise and Interact with robot Swarms / Réalité Augmentée et interfaces tangibles pour superviser et interagir avec les essaims de robots
Doctorant : HENARD Aymeric
Dates : 11 novembre 2021-2024
Equipe d'accueil : IMT-Atlantique, Campus de brest /DPT INFO / INUIT
Lieu : IMT-Atlantique Brest
Directeurs de Thèse : Gilles Coppin
Encadrants : Jérémy Rivière (UBO) - Sébastien Kubicki (Enib) - Étienne Peillard (IMT Atlantique)

Résumé : En raison de leur nature distribuée et autonome, les essaims de robots ont des propriétés  d'autoadaptation très utiles, mais qui rendent difficiles toute supervision (visualisation et  compréhension) et tout contrôle par un opérateur humain. La problématique consiste tout d'abord à aider l'opérateur à comprendre et à visualiser le comportement complexe de l'essaim, émergeant des interactions entre les robots; et d'autre part à trouver des moyens d'interagir avec l'essaim de manière efficace. Ce projet propose 1) d'utiliser la Réalité Augmentée dans l'aide à l'observation et à la compréhension des mécanismes du comportement de l'essaim, et 2) de concevoir et d'utiliser un interacteur tangible spécifique pour représenter la dynamique spatiale de l'essaim, et l'influencer de façon naturelle et intuitive. Une évaluation de l'apport du dispositif dans la compréhension des utilisateurs et l'utilisabilité du système, dans deux cadres d'expérimentation, est prévue.

Mots-clés : Systèmes Multi-Agents, Robotique, Réalité Augmentée, Interaction Homme-Machine, Objets Tangible

Avis de Soutenance :

Titre de la thèse : Nouvelles visualisations 3D collaboratives de graphes pour l'exploration des relations intra et inter communautés  / New 3D Collaborative Graph Visualizations for Exploration of Relations between Communities
Doctorant : KOBINA Piriziwè Paul
Dates :  du 01/12/2018 au 30/11/2021
Equipe d'accueil : IMT-Atlantique, Campus de brest / DPT INFO /  équipe INUIT
Lieu : Brest
Directeur de Thèse :  Thierry Duval
Encadrants : Thierry Duval - Laurent Brisson
Financement : Région Bretagne / Pôle d'excellence Cyber

Résumé :
Ce projet de recherche consiste à étudier la contribution de la visualisation 3D immersive par rapport à la visualisation 2D classique afin de faciliter l'exploration et l'analyse des communautés dans les réseaux représentés sous forme de grands graphes. L’application de cette étude s’inscrit sous l’axe civil, d’une part, et l’axe militaire d’autre part.
Ainsi, sur le plan civil, il s’agirait d’étudier un réseau social (Facebook par exemple) afin, par exemple, d’identifier le rôle des individus au sein de leur communauté (influenceurs, suiveurs ...), et sur l’aspect militaire, il s’agirait, par exemple, d’identifier la structure de cellules (centralisées ou non) et les individus-types (centraux, connecteurs entre cellule).
Les verrous scientifiques portent principalement sur :
    • la visualisation des graphes : il faut parvenir à donner du sens aux métriques qui décrivent les noeuds et les communautés d'un graphe.
Il s'agit de développer des métaphores de visualisation qui permettront de comprendre le sens donné par un algorithme à une communauté ou à un individu.
    • l'interaction avec le système : il s'agit de trouver les meilleurs métaphores de transition et de navigation permettant de passer d'une vue inter-communauté à une vue intra-communauté.
    • la collaboration entre utilisateurs : il s'agit de permettre à plusieurs utilisateurs de compétences complémentaires de collaborer de façon à déterminer le plus facilement possible les bonnes combinaisons d'algorithmes de segmentations et de métriques descriptives.

Mots-clés : Visualisation 3D, Réalité virtuelle, Visualisation de graphes, Investigation numérique, Connaissance de la menace

Avis de Soutenance :

Titre de la thèse : Les interactions multimodales dans le contexte de l'internet des objets / Multimodal Interactions for Internet of Things
Doctorant : POIRIER Fabrice
Dates : décembre  2019- 2022
Equipes d'accueil :
- IMT-Atlantique, Campus de brest /DPT INFO /INUIT
- ORANGE
Lieux : Brest / Rennes
Directeur de Thèse :  Thierry Duval
Encadrants : Anthony Foulonneau (Orange)- Jérémy Lacoche (Orange) - Thierry Duval
Financement : Thèse CIFRE (avec l'entreprise Orange)

Résumé :
Coutaz et al. (Plan « intelligence ambiante » : défis et opportunités, 2008) définit le concept d'intelligence ambiante comme un "milieu ayant la faculté de percevoir, de raisonner, d'agir et d'interagir afin de fournir des services améliorant la qualité de vie des êtres vivants et notamment des personnes". Une part importante dans ce concept est sa capacité d'interagir en tout point de ce milieu, mais aussi sur tous les canaux de communication accessible à l'humain. En effet, la force d'un tel système est de pouvoir interagir avec l'environnement sans effort, en utilisant la voix, les mains, et autres moyens d'expressions au choix pour accomplir n'importe quelle tâche du quotidien. Ces interactions utilisant plusieurs moyens d'expressions, appelées interactions multimodales, profitent largement de l'évolution technologique de ces dernières années. L'arrivée de l'Internet des Objets (IoT) permet notamment d'obtenir un environnement d'interaction plus large, et donc plus proche de l'omniprésence interactionnelle voulue.
Bien que de nombreux travaux ont porté sur l'étude des systèmes multimodaux, il n'existe pour le moment aucun consensus dans la communauté scientifique et du côté des industriels, que cela soit pour un modèle de représentation des systèmes ubiquitaires ou bien pour un système d'implémentation (framework) d'interactions multimodales utilisant des objets connectés.

Mots-clés : interactions multimodales, framework, internet des objets

Avis de Soutenance :

Titre de la thèse : Perceiving distant collaborative activity with Mixed Reality
Doctorant : RINNERT Thomas
Dates : octobre 2020- 2023
Equipes d'accueil :
 - IMT-Atlantique, Campus de brest / DPT INFO /  équipe INUIT
 - UniSA / Australian Research Centre for Interactive and Virtual Environments (ARCIVE)
Lieu : Brest (France) / Adelaide (Australie)
Directeurs de Thèse :  Thierry Duval - Bruce Thomas
Encadrants : Thierry Duval - Bruce Thomas - Cédric Fleury - Gilles Coppin

Résumé : Ce projet de doctorat est consacré à l'étude des paradigmes de coopération augmentée pour les utilisateurs agissant dans différents lieux de travail et s'appuyant sur la Réalité Mixte. Cela peut être appliqué à des domaines tels que l'industrie du futur, la défense et la santé. Notre projet vise à proposer des approches pionnières dans les techniques de Réalité Mixte pour fournir aux utilisateurs des informations sur leur équipe (fatigue, stress, incompréhension mutuelle) grâce à des dispositifs de Réalité Augmentée transparents afin d'adapter l'augmentation au point de vue de chaque utilisateur.
Les défis scientifiques que nous prévoyons de relever :
1) proposer des métaphores visuelles adaptées aux états des membres de l'équipe pour une évaluation mutuelle et globale de l'état du système.
2) comprendre les activités et les états actuels des opérateurs à partir d'une surveillance passive de leurs actions et comportements.
3) proposer un affichage adapté et des métaphores de guidage et d'explication pour ramener l'équipe à une organisation et un partage des tâches optimisés.
Enfin, nous évaluerons l'intérêt de la mise en place de ce modèle de collaboration par rapport à des collaborations non augmentées. Cette évaluation pourrait s'appuyer sur le prototypage d'une coopération à distance entre les plateformes de réalité mixte du Lab-STICC et l'Australian Research Centre for Interactive and Virtual Environments (ARCIVE), géré par le Pr. Bruce Thomas à l'UniSA.

Mots-clés : Environnement virtuel Collaboratif, Réalité Mixte, Réalité Augmentée, Perception Humaine

Avis de Soutenance :

Titre de la thèse : Détection de changements géométriques dans des scènes 3D, mise à jour des modèles correspondants, et application à des expériences de réalité mixte / Geometric change detection in 3D models, model update and application to mixed reality experiences
Doctorant : ROUPIN Olivier
Dates : 1/05/2020 -2023
Equipes d'accueil :
 - IMT-Atlantique, Campus de brest / DPT INFO /  équipe INUIT
 -  InterDigital, site de Rennes
Lieu : Brest/Rennes
Directeurs de Thèse : Guillaume Moreau (IMT-Atlantique)
Encadrants : Guilaume Moreau (IMT-Atlantique) - ?(InterDigital)

Résumé : Le but de cette thèse est de proposer de nouvelles méthodes de détection de changements géométriques, ou structurels, dans des scènes 3D réelles : l'insertion, la suppression ou le déplacement d'objets. Les travaux se placent dans le contexte de la réalité mixte, où la précision et la vitesse de la détection sont nécessaires à l'intégration parfaite d'objets virtuels dans l'environnement, et où le matériel de capture et de calcul est souvent limité.

Mots-clés : Détection de changements 3D, Réalité Augmentée/Mixte, Reconstruction 3D, Cartographie 3D

Avis de Soutenance :