Guide Doctorant

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Facult des Sciences Appliques / Ecole Polytechnique Guide du Doctorant 2010-2011

SE LANCER DANS LA RECHERCHELa Recherche en sciences appliques est essentielle dans notre socit o la connaissance devient la principale richesse. Votre Facult est trs active dans ce domaine. Plus de 300 chercheurs y travaillent en ce moment sur les sujets les plus varis la pointe de la technologie. Entrer dans le monde de la Recherche cest participer personnellement, durant quelques annes, la construction de cette connaissance. Malheureusement, le mtier de chercheur est encore trop souvent mconnu, et beaucoup de clichs y sont associs. Il nexiste pas un type dactivit de recherche unique. Au contraire dautres Facults, la Facult des Sciences Appliques est par exemple naturellement tourne vers les applications et le monde industriel. Il nexiste pas non plus un seul type de chercheur, et chacun peut trouver un domaine o rencontrer ses aspirations. Vous trouverez dans cette brochure toutes les informations ncessaires pour vous lancer, vous aussi, dans la recherche et en particulier dans un doctorat. Nous avons tout dabord essay de rpondre aux questions les plus frquentes que vous vous posez sur le doctorat. Une liste (non-exhaustive) de thmes ou de sujets prcis de doctorat vous est ensuite propose. Nhsitez pas consulter le site internet des Services de la Facult pour de plus amples informations, ou contacter directement les promoteurs mentionns pour chaque sujet.

GUIDE DU DOCTORANT 2010-2011

Dbuter un Doctorat se prpare ds prsent !

CONTACTSPour tout renseignement ou conseil, nhsitez pas nous contacter : Contact acadmique : Ph. De Doncker, [email protected] Contact corps scientifique : P. Henneaux, [email protected]

GUIDE DU DOCTORANT

REALISER UN DOCTORAT A LA FACULTE DES SCIENCES APPLIQUEES Quel profil faut-il avoir pour se lancer dans la recherche ?Avoir de bonnes comptences scientifiques est certainement important pour se lancer dans une activit de recherche. Mais inutile davoir obtenu la plus grande distinction chaque anne ! Dautres comptences sont au moins aussi importantes, comme lautonomie, la curiosit scientifique, et, surtout, le dsir de vouloir sintgrer dans une quipe de recherche universitaire. Le dynamisme et lenthousiasme dans la ralisation des projets de lquipe sont des qualits essentielles pour un chercheur.

FAQ

Une activit de recherche est-elle toujours lie la ralisation dun doctorat ?Non. Certains projets de recherche ne mnent pas la ralisation dun doctorat, par exemple parce quils sont de courte dure, ou trs fortement lis un dveloppement particulier avec une entreprise.

Quelles sont les possibilits de financement dun doctorat?Il existe de trs nombreuses sources de financement. On peut les classer en trois catgories. Il y a dabord les mandats dassistant. Chaque anne des mandats dassistant sont dclars vacants dans la Facult. Ils sont publis sur internet, habituellement au mois de mai. Les engagements se font sur candidature. Le travail dassistant comporte 50% denseignement et 50% de recherche. Les mandats sont de deux ans renouvelables deux fois, soit un total de 6 annes. Les doctorats sont gnralement raliss en cinq ans dans ce cas. Il y a ensuite les bourses de 4 ans dcernes par le FNRS et le FRIA. Les candidatures pour les bourses FNRS doivent tre dposes au 1er fvrier, typiquement au cours de votre 5me anne. Les bourses dbutent au 1er octobre de la mme anne civile. Les candidatures se font exclusivement sur dossier. Ces bourses sont rares et en pratique accordes aux tudiants ayant ralis les plus hautes mentions durant leurs tudes. Plus dinformations peuvent tre trouves sur le site www.fnrs.be. Les bourses FRIA sont par contre beaucoup plus nombreuses. Les dossiers doivent tre dposs pour la fin du mois de septembre, aprs avoir obtenu votre diplme. Les projets sont dfendus oralement par le candidat entre les mois doctobre et de dcembre. La rponse officielle est transmise au candidat en dcembre avec effet rtroactif au 1er octobre pour le financement. Il est important de noter que la Facult dcerne des bourses dattente couvrant le financement du candidat doctobre dcembre, ce qui permettra de prparer le FRIA en toute srnit.

3 FACULTE DES SCIENCES APPLIQUEES

GUIDE DU DOCTORANT

Enfin, il y a les projets de recherche dont le financement est octroy aux promoteurs par diverses institutions rgionales, fdrales ou europennes. Ces projets permettent souvent la ralisation dun doctorat. La rmunration du doctorant dpend du type de financement mais dans tous les cas elle est situe autour du barme FABI du jeune diplm. Les bourses comprennent la couverture sociale et la cotisation la pension. Par rapport certains voisins europens, le jeune chercheur en Belgique a de trs bonnes conditions de travail.

Quelles formations complmentaires sont proposes ?Les choses voluent trs rapidement pour le moment ce niveau. Suite la rforme de Bologne, tout doctorat doit dsormais sinscrire dans le cadre dune Ecole Doctorale de la Communaut franaise. Il existe une telle cole pour chaque discipline. Elles regroupent les doctorants de lensemble des Universits de la Communaut franaise pour leur offrir des formations techniques ou non techniques, des lieux de rencontre,.. Paralllement, la Facult propose des formations aux membres du corps scientifique. Loffre de formations est amene senrichir danne en anne pour toucher toutes les facettes du mtier de lIngnieur, linstar de ce qui se fait en entreprise.

Quand faut-il commencer se prparer ?Tout dpend du mode de financement. Pour les mandats dassistant, il faut consulter les offres lorsquelles sont publies en mai sur le site de la Facult. Pour les bourses du FNRS et du FRIA, une dmarche plus active est possible : ltudiant intress par la ralisation dun doctorat peut contacter un promoteur pour le montage du dossier. Il faut sy prendre quelque temps lavance pour avoir le temps de mettre sur pied un projet qui agre le candidat et le promoteur. Typiquement, pour le FRIA, il faut contacter un promoteur avant la session de juin, ou plus tt si une demande de bourse dattente doit tre soumise en Facult. Pour le FNRS, vous devez prendre contact au dbut de votre 5 me anne puisque le dossier doit tre introduit pour fvrier. En ce qui concerne les projets rgionaux, fdraux ou europens, il est difficile de donner une rponse car ces projets sont octroys aux promoteurs de faon dsynchronise avec lanne acadmique. En conclusion, le meilleur moyen pour se prparer au doctorat est daller discuter avec un promoteur bien avant la fin de lanne acadmique, par exemple aprs le Forum de lEmploi (sauf pour le FNRS !) pour examiner avec lui les diffrentes possibilits de financement au cas par cas.

Quels sont les aspects internationaux du doctorat ?Le caractre international de la Recherche est lune de ses principales caractristiques. De plus en plus souvent un doctorat se ralise en collaboration entre plusieurs quipes tant au niveau national quinternational. Les doctorants effectuent galement rgulirement des sjours dans des Universits trangres. En fait, selon les aspirations des doctorants, de nombreuses possibilits sur le plan international leur sont offertes. Les grandes confrences internationales restent aussi des moments importants dans lactivit du doctorant, lorsquil prsente les rsultats de ses travaux devant un auditoire de scientifiques venus des quatre coins du monde. Chaque anne les doctorants de la Facult partent faire de telles prsentations. Enfin, la publication des rsultats de recherche se fait galement dans des journaux porte internationale.

Le doctorat est-il un travail dquipe ?Le doctorat est un travail personnel dans la mesure o le doctorant doit dfendre seul son projet pour obtenir le grade. Mais limage du chercheur ne sortant de son bureau quau terme de plusieurs annes disolement ne correspond pas du tout la ralit du doctorat en sciences appliques. Le chercheur doit toujours sintgrer dans une quipe de recherche. La restructuration de la Facult ces dernires annes tend dailleurs augmenter la taille de ces quipes. Comme nous lavons dit, les doctorats se droulent de plus en plus en collaboration, parfois en co-tutelle avec dautres Universits. La gestion de ces collaborations est dailleurs certainement lun des acquis les plus importants du futur Docteur.

Quelles sont les comptences dveloppes durant la ralisation dun doctorat ?Le doctorat dveloppe bien entendu des comptences scientifiques et techniques de trs haut niveau. Mais considrer le doctorat uniquement comme une fin en soi est un malentendu trop rpandu. Le doctorat offre aussi et avant tout une formation par la recherche. Clairement, les comptences dveloppes dans la ralisation dun projet stalant sur plusieurs annes sont trs importantes. Il est rare dans les autres mtiers de confier un jeune ingnieur la gestion dun projet de si longue haleine. En outre, le travail de doctorat permet datteindre une rigueur dans la formulation de problmes techniques et dans leur rsolution qui sera directement mise profit dans la carrire industrielle ultrieure du Docteur. Le dveloppement de la communication technique crite et orale nest pas ngliger. Enfin, la Recherche se droulant de plus en plus souvent sous la forme de collaborations, le doctorat permet de confronter trs tt le jeune ingnieur la gestion de contacts techniques, souvent sur le plan international. Toutes ces comptences sont valorisables plus tard dans le monde industriel.4 FACULTE DES SCIENCES APPLIQUEES

Le doctorat mne-t-il forcment une carrire acadmique ?Clairement non. Le doctorat est une tape obligatoire pour qui veut se lancer dans une carrire acadmique, mais seuls 15% des Docteurs continuent leur carrire dans ce secteur. Cest donc tout fait marginal.

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Quelle proportion dtudiants se dirige vers la recherche universitaire ?Le corps scientifique de la Facult compte plus de 300 chercheurs. Chaque anne entre 10 et 15% des diplms restent dans la Facult pour effectuer un doctorat ou un projet de recherche plus limit dans le temps. La Facult est donc le plus gros employeur de ses jeunes diplms ! De faon gnrale le nombre de chercheurs et de doctorants est en constante augmentation dans toutes les Facults de Sciences Appliques de la Communaut franaise, paralllement laugmentation des moyens accords la Recherche.

Quels sont les sujets de recherche proposs par la Facult ?Chaque Service de la Facult propose des sujets en relation avec ses spcialits. Vous trouverez facilement sur les sites des Services les domaines dans lesquels il est possible de travailler. Nous avons runi titre indicatif dans la suite de cette brochure une liste non-exhaustive de thmes ou sujets prcis de doctorat. Pour chaque sujet une ou plusieurs personnes de contact sont renseignes. Bien entendu, un travail portant sur plusieurs annes doit tre dfini en concertation entre le(s) promoteur(s) et le futur doctorant. A nouveau, nhsitez pas franchir le pas et contacter lun ou lautre promoteur pour une discussion plus approfondie !

5 FACULTE DES SCIENCES APPLIQUEES

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BEAMS p7 AUTOMATIQUE ET ANALYSE DES SYSTEMES p10 LIST p12

SUJETS DE DOCTORAT 2010-2011

OPERA p15 3BIO p18 TRAITEMENT DES EAUX ET POLLUTION p21 TIPs p22 BATir p24 PHYSIQUE QUANTIQUE p25 MATHEMATIQUES p26 CoDE p27 QUIC p30 MATIERES ET MATERIAUX p32 CHIMIE PHYSIQUE p34 CONSTRUCTIONS MECANIQUES ET ROBOTIQUE p36 METROLOGIE NUCLEAIRE p37

6 FACULTE DES SCIENCES APPLIQUEES

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SERVICE BEAMS Utilisation de transmissions srie rapides pour les mesures et les commandes dans les convertisseurs lectroniques de puissance

BEAMS

Prof. P. Mathys M. Ose Les convertisseurs en lectronique de puissance exigent beaucoup de points de mesures et un nombre de commandes dpendant fortement de l'application. Linterface vers les transducteurs de mesures occupe une grande partie de la surface de la carte de contrle. Pour palier ce problme et permettre l'ajout ais dun point de mesure ou d'un composant actif commander, l'utilisation de bus srie grand dbit constitue une solution prometteuse et aide minimiser les interfaces. Le challenge est d'atteindre une prcision de l'ordre de 100ns dans les dures d'impulsions et dans la synchronisation des commandes des diffrents interrupteurs. Le travail de recherche porte donc sur la cration d'un couche physique et des protocoles d'une transmission srie pour les mesures et pour les commandes. L'objectif final est de raliser un prototype permettant de dmontrer les performances et la fiabilit du systme dans un environnement lectromagntique svre comme l'lectronique de puissance.

Electronics system level design: design optimization via multi-criteria performance Prof. Fr. Robert Prof. D. MilojevicL'unit de recherche "Electronique Embarque" dveloppe depuis plusieurs annes des activits de recherche en conception de systmes embarqus. La difficult rside dans le fait de concevoir efficacement un quipement lectronique en satisfaisant simultanment toutes les contraintes du problme (fonctionnalit, cot, surface de silicium, nergie, etc). Nous avons pour cela dvelopp NESSIE, un outil de design innovant qui permet de prdire en dbut de design l'impact des choix effectus par le designer sur l'ensemble des performances de l'quipement construire, pour se concentrer sur les solutions les plus prometteuses. L'intrt de NESSIE a t dmontr sur un premier cas d'tude de conception d'un chip 3D. De nombreux dveloppements sont encore ncessaires: 1) la confrontation de NESSIE davantage de cas de design rels provenant de l'industrie ou de la recherche (applications tlcom, multi-processor System-on-Chip, 3D Network-on-Chip, etc) l'amlioration des politiques de mapping (hardware/software) et d'exploration du design space l'interfaage de NESSIE avec les langages et outils de conception couramment utiliss dans l'industrie ou mergents (C, SystemC, VHDL, etc)

2) 3)

Voir galement les sujets plus dtaills sur: http://beams.ulb.ac.be/beams/research/phd/phdproposals.html

7 FACULTE DES SCIENCES APPLIQUEES

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Development of middleware services for real-time multi-processor systems-on-chip Prof. D. Milojevic Prof. F. Robert Prof. J. GossensLes systmes temps rel reprsentent une classe spcifique des systmes embarqus, dots dalgorithmes dordonnancement tels quil est possible de garantir de faon formelle lchance dexcution des tches. Si ce problme a t dj largement trait dans la littrature, les principaux rsultats ne concernent que des systmes monoprocesseur. En collaboration avec le Dpartement de lInformatique de la Facult des Sciences, ULB et Tampere University of Technology, Finlande, nous travaillons sur le dveloppement dune solution complte pour des systmes temps rel et plusieurs processeurs (curs) dans un esprit co-design entre le logiciel et le matriel. Dans un premier temps nous proposons des algorithmes dordonnancements temps rel pour des plateformes multiprocesseur, contraints par la puissance dissipe et conscientes de la technologie. Ensuite, pour ces algorithmes nous dveloppons des services matriels spcifiques, aussi bien pour la partie traitement (processors) que pour linfrastructure de communication de type Networks-on-Chip. Ces services matriels sont dvelopps pour une plateforme matrielle concrte et les algorithmes dordonnancement intgrs comme une extension dun systme dexploitation existant. Afin de pouvoir bnficier de faon transparente des diffrents services matriels dvelopps et de la plateforme matrielle, il est indispensable de construire une couche dexploitation, dite middleware, se situant entre la plateforme mme, le systme dexploitation et les applications (lutilisateur et le programme crit en langage de programmation haut niveau). Le dveloppement dun tel ensemble de services de type Application Program Interface API, bas sur le standard OpenMP et pour la plateforme en cours de dveloppement, fera lobjet de cette thse.

permettant la gnration automatique des topologies et la configuration des Networks-on-Chip. Les outils dvelopps seront intgrs et valider en utilisant le flot de conception des circuits 3D existant, dvelopp chez IMEC

Power system dynamic state estimator using synchronized phasors measurement Prof. J.C. Maun Prof. M.Kinnaert Prof. J. GyselinckThe work to be performed will include the review of existing power system state estimator the evaluation of robustness and accuracy of the estimator using Phasor Measurement Unit (PMU) a method of PMU placement based on incomplete observability the effect of depth of unobservability on the number of PMU and the errors in the estimation of unobserved buses The PMU based state estimator will be able to follow on-line the sequence of events in the network to avoid catastrophic sequences and large black-out.

Advanced supervision with application to wind mills Prof. J. Gyselinck Prof.R. Hanus Prof. J.C. MaunThe work to be performed will include the study and development of an advanced monitoring system for fault detection and isolation accounting for modelling uncertainties, and meeting specific requirements in terms of false alarm and missed alarm probabilities, the modelling of wind mills connected to the power network in healthy and faulty behaviours with a view to their simulation on the one hand, and to the design of FDI systems on the other hand, the installation of the test bench described in appendix 1 (in collaboration with engineers and master students), the estimation of model parameters from the test bench data and from actual wind mill data provided by industrial contacts both for the simulation model and for the simplified models used for FDI system design, the design of an advanced monitoring system for wind mills using the method developed in the first item above and its validation thanks to the simulation software and to the test bench.

Communication centric design methodologies and network-on-chip generation for 3-D staked integrated circuits Prof. D. Milojevic Prof. F. Robert Prof. J. GossensLes circuits 3D, construits par empilement des circuits CMOS bidimensionnels traditionnels, ouvrent une nouvelle voie de la conception des systmes numriques. On cite gnralement un plus grand nombre de composants pour une mme surface de circuit, une meilleure utilisation des technologies due la htrognit du support matriel (diffrentes technologies utilises pour la mmoire et la logique), les liaisons plus courtes, etc. Aujourdhui de tels circuits sortent du cadre exclusif de la recherche et deviennent une ralit, notamment grce aux efforts de quelques leaders mondiaux dans le domaine de la microlectronique tels que IBM, Qulacomm, ST-Microelectronics, pour en citer que quelques uns. En collaboration avec IMEC, Qualcomm, AutoESL, Jaevlin et National Technical University - Microprocessors and Digital Systems Lab, Athne, Grce, nous travaillons sur les mthodologies de conception permettant une meilleure utilisation de circuits 3D. Ces mthodologies tentent de proposer des mthodes et des outils permettant de raliser la conception dun circuit 3D optimis selon plusieurs critres: la surface totale occupe, le nombre de couches, la distribution des diffrents lments de circuits travers les diffrents couches 3D, etc. Un des aspects essentiels dans cette problmatique touche la conception de la topologie de linfrastructure de communication de type Networks-on-Chip. Le but de cette thse sera de contribuer la conception des mthodologies et des outils8 FACULTE DES SCIENCES APPLIQUEES

Mitigation of fault propagation in power systems through wide-area monitoring Prof J.C. Maun Prof. P.E. Labeau Prof. M. KinnaertThe work to be performed will include the review of recent cascade events in power systems, the study of event sequences delineation models, the consideration of hidden failures taking into account the dynamic behaviour of the network (load behaviour, protection and control actions),

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the Monte Carlo simulation of the probability of major disturbances in the network, the impact of wide-area monitoring on the reliability through adaptive protection strategies and special protection schemes for emergency situations

par un praticien du Service dOrthopdie-Traumatologie du CHU Tivoli.

Miniaturisation des machines en gnral et en particulier de la micromanipulation et du microassemblage en milieu gazeux et/ou liquide Prof. P. Lambert Prof. A. Delchambre1. tude par simulation et exprimentale de phnomnes lis la descente d'chelle (forces de capillarit et effets de la tension de surface dans les micromachines, condensation capillaire, forces lectrostatiques) observables en microassemblage (adhsion notamment); conception et la ralisation de prototypes pour le microassemblage (micro-convoyeurs utilisant l'lectromouillage, prhenseurs tension de surface..).

2.

Groupe Ingnierie biomdicaleDes sujets de doctorat sont disponibles dans le groupe d'ingnierie biomdicale. Contact : Prof. P. Lambert

Contribution l'endoscopie: tude de la flexion et de la friction de cathters endoscopiques Prof. P. LambertEn endoscopie souple, l'outil est amen l'endroit de l'examen ou de l'intervention travers des cathters (tubes) flexibles, qui traversent les conduits anatomiques sinueux, engendrant leur flexion et par consquent de la friction dans le contact entre le tube et l'outil. On se propose d'tudier la flexion d'un tube souple (y compris les conditions de pliage) en prsence ou non de l'outil ainsi que l'effet du frottement sur l'effort d'insertion de l'outil dans le cathter. Ce travail s'appuiera sur l'expertise clinique du prof. J. Devire (Hpital Erasme), et combinera modlisation, simulation et dmarche exprimentale.

Dveloppement dun tenseur ligamentaire pour la mise en place des prothses totales de genou assiste par navigation Prof. P. MathysLors de la mise en place dune prothse totale du genou, le chirurgien ralise des coupes au niveau du fmur et du tibia. Il retire ainsi les parties endommages du genou qui vont tre remplaces par la prothse. Il doit galement rquilibrer les tensions ligamentaires de manire assurer la stabilit de la prothse. Pour laider raliser les coupes et mettre les ligaments en tension, le chirurgien utilise un outil appel tenseur ligamentaire . Le but du projet est de dvelopper un nouveau type de tenseur ligamentaire levant les inconvnients des dispositifs commerciaux existants et rpondant aux exigences formules

9 FACULTE DES SCIENCES APPLIQUEES

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SERVICE AUTOMATIQUE ET ANALYSE DES SYSTEMES Tlopration avec retour deffort pour la chirurgie mini-invasive. Prof. M. Kinnaert Prof. P. Lambert Prof. A. DelchambreLa tlopration consiste raliser une tche distance laide dun dispositif matre-esclave. Lutilisateur manipule le robot matre et le robot esclave, situ distance, reproduit la tche impose par le matre. Un retour de force, situ au niveau du robot matre permet de simuler limmersion de loprateur dans lenvironnement de la tche. La difficult de la mise en uvre dun tel retour deffort en chirurgie mini-invasive rsulte notamment du fait que les forces faire ressentir sont de faible amplitude (mme ordre de grandeur que les forces de friction au sein du dispositif), que lenvironnement possde une impdance mcanique variable et que le comportement de loprateur varie (posture, force de prhension). Lobjectif du doctorat est dtudier et de mettre en uvre des lois de rglage avec retour deffort sur un systme de tlopration 4 degrs de libert conu pour la chirurgie mini-invasive. Le doctorant sera intgr dans une quipe regroupant actuellement 6 chercheurs dans les services SAAS et BEAMS. Il disposera galement des conseils de chirurgiens de lHpital Erasme.

ET ANALYSE DES SYSTEMES

AUTOMATIQUE

Rgulation tolrante aux dfauts application aux oliennes Prof. M. Kinnaert Prof. J. Gyselinck Prof. P-E LabeauLes oliennes, comme tout dispositif ou procd industriel, sont sujettes des dfauts. Il peut sagir par exemple des drives ou des erreurs systmatiques sur les capteurs, de dgradations des vrins hydrauliques servant orienter les pales ou de dgradations de la bote de vitesse. Il est important de dceler ces dgradations de manire pouvoir planifier les oprations de maintenance. Nanmoins, comme ces oprations (de maintenance) sont coteuses, tout particulirement pour les fermes doliennes offshore (en mer), il est aussi ncessaire de pouvoir assurer le fonctionnement de lolienne en prsence de dfauts dont la gravit est limite. Ceci peut se faire en reconfigurant les lois de rglage de manire poursuivre la gnration dlectricit sans solliciter de manire trop importante la structure mcanique de lolienne. Les lois de rglage doivent non seulement pouvoir faire face aux dfauts internes de lolienne, mais galement aux dfauts qui surviennent sur le rseau et, ceci quelle que soit la vitesse du vent, dans la plage de fonctionnement dfinie pour lolienne. Lobjectif de ce travail est de contribuer ltude des rgulations tolrantes aux dfauts, notamment en ce qui concerne lvaluation des performances et de la fiabilit de telles lois de rglage, tout en menant en parallle une tude de cas, savoir la rgulation des oliennes. Ce travail sera ralis en collaboration avec le groupe Energie du service BEAMS qui possde un banc dessais olien.

10 FACULTE DES SCIENCES APPLIQUEES

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Conception et validation de systmes de supervision pour les oliennes Prof. M. Kinnaert Prof. J. GyselinckLes systmes de supervision traitent en ligne les mesures prises sur le procd de manire en dduire des indicateurs tmoignant de la prsence de dfauts (erreur systmatique ou drive de capteur, encrassement, usure, fuite,...). Ils analysent ensuite ces indicateurs laide dun systme de dcision appropri afin de dceler lapparition de dfauts et de fournir une liste des dfauts les plus probables. De tels systmes sont construits sur la base de modles du procd supervis dcrivant ses modes de fonctionnement sains et dgrads. Afin dassurer lemploi de ces systmes pour la supervision des oliennes, il est ncessaire de dvelopper des mthodes systmatiques permettant dajuster rapidement les paramtres de conception des systmes de supervision sur la base dun historique de mesures. Cest prcisment lobjectif de ce travail. Selon ses affinits, le doctorant sorientera vers le monitoring de la partie lectrique ou de la partie mcanique de lolienne. Dans le premier cas il pourra valider les mthodes dveloppes par mise en uvre sur le banc dessais olien du service BEAMS et par application des ensembles de donnes industrielles. Dans le deuxime cas, la validation sera ralise sur des donnes industrielles et/ou laide du simulateur doliennes dvelopp par la firme SAMTECH.

first element of the computed sequence is applied to the plant and the entire procedure is repeated at the next sampling time. Thanks to its ability to explicitly take into account input saturations and state constraints, and thanks to its ability to ensure good dynamical performances, MPC has become quite popular in many industrial contexts. This Phd Thesis proposal aims at investigating the use of the MPC in fault tolerant control and reconfiguration. The final goal is to develop MPC schemes that are able, whenever it is possible, to react to unexpected fault events by suitably adjusting the operative points of the system so as to ensure the constraints satisfaction, even during transient phenomena. Applications of those schemes to Electrical Power Grids will be proposed and studied.

Path-planning and control of unmanned vehicles Prof. E. GaroneIn recent years the interest for Unmanned Vehicles has grown more and more: several prototypes and commercial autonomous vehicles have been developed all over the world and their employment is a growing reality in many scenarios, ranging from aerial and sea surveillance to agricultural automation and recreational activities (e.g. a few autonomous vehicles competitions have already been held). However, despite of this huge and wide world interest by many industrial and academic institutions, many questions regarding the employment of this class of systems remain open. This PhD research activity aims at studying how to efficiently drive one or more Unmanned Vehicle so as to accomplish a pre-defined task in an efficient (possibly optimal) way. This kind of research will involve both the aspects of path planning and control since in most of the cases these two aspects cannot be easily decoupled. This research activity will include both theoretical aspects, mostly focusing on the optimization of the driving unit, and experimental activities on surface and aerial vehicles for the validation of the obtained results. This research activity would lie in the framework of a well established scientific partnership with the unmanned aerial vehicles research group of the University of Bologna.

Rgulation, optimisation et supervision de procds de chromatographie lit mobile simul Prof. M. Kinnaert Prof. A. Vande Wouwer (UMons)La chromatographie lit mobile simul (procd SMB) est une technique de sparation bien matrise dans certains secteurs traditionnels tels que la sparation de sucres et dhydrocarbures. Cependant, son application la sparation de composs haute valeur ajoute dans lindustrie pharmaceutique pose de nouveaux problmes lis la nature des produits sparer ainsi qu'aux exigences plus strictes en matire de puret. Les principaux objectifs de la recherche sont la dtermination des conditions de fonctionnement optimales, la conception de structures robustes de rgulation, et le dveloppement dun systme de supervision permettant la dtection et la localisation de dgradations de fonctionnement. Les rsultats seront valids sur un procd SMB pilote install au Service de Thermodynamique de la FPMs. Dun point de vue scientifique, la ralisation pose plusieurs challenges lis au fait que le procd SMB est un procd paramtres distribus (dcrit par des quations aux drives partielles) dont le comportement dynamique est de type hybride (c'est--dire faisant intervenir des dynamiques temps continu et des vnements discrets).

Model Predictive control schemes for fault tolerant control and reconfiguration Prof. E. Garone Prof. M. KinnaertThe term Model Predictive Control (MPC) designates a family of optimization based control algorithms which make use of a process model to explicitly generate plant predictions. At each sampling time, an MPC algorithm optimizes future plant behavior by computing a sequence of virtual optimal input moves. Then, the11 FACULTE DES SCIENCES APPLIQUEES

GUIDE DU DOCTORANT

SERVICE LIST Groupe LISA

LIST

Identification de facteurs pronostiques en pathologie cancreuse par analyse de donnes censures Prof. Ch. Decaestecker

En cancrologie, la dmarche pronostique vise identifier des indicateurs, propres chaque patient, qui sont corrls au degr dagressivit du cancer. Ces indicateurs, appels biomarqueurs , permettent de prvoir lvolution de la maladie ainsi que la rponse potentielle aux thrapies anticancreuses. Ce travail a pour but de dvelopper des mthodes danalyse de donnes aptes construire des modles qui combinent diffrentes caractristiques cliniques du patient et biologiques du cancer afin didentifier des critres pronostiques ou dindication thrapeutique. Cette tape devra tenir compte (i) des spcificits des donnes mdicales concernes (par exemple, laspect censur des donnes), et (ii) du besoin de fournir des rsultats aisment interprtables (critre dintelligibilit) par les experts mdicaux du domaine afin den assurer leur potentiel dapplication ultrieure. Ce travail fera appel aux techniques de machine learning, data mining et statistiques multivaries, ainsi quaux mthodologies de slection de variables et dvaluation des performances. Ce travail est men en troite collaboration avec le Service dAnatomie Pathologique de lHpital Erasme (Prof. I. Salmon).

Groupe Traitement des signaux Analyse du signal de parole en vue de l'valuation des pathologies vocales. Prof. Fr. Grenez Prof. J. SchoentgenL'objectif de ce projet consiste dvelopper des nouvelles mthodes de traitement du signal permettant de caractriser de manire objective les voix pathologiques. Les techniques sont applicables de la parole connecte (c'est--dire la parole usuelle), contrairement aux mthodes actuelles qui sont limites l'analyse de voyelles soutenues. Les rsultats seront prsents sous une forme pertinente pour un utilisateur clinicien. Les outils d'analyse seront ensuite tests et valids en milieu clinique. L'objectif global du projet est de dvelopper une station de travail clinique incluant les logiciels d'analyse ainsi que la ralisation d'un dispositif portable miniaturis comportant une version simplifie des mthodes d'analyse et permettant un suivi en continu des locuteurs risque, en situation autre que clinique.

Inversion audio-articulatoire Prof. J. Schoentgen Prof. Fr. GrenezL'inversion audio-articulatoire consiste retrouver la forme du conduit vocal, depuis les cordes vocales jusqu'aux lvres, partir12 FACULTE DES SCIENCES APPLIQUEES

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du signal acoustique produit par le locuteur. Ce problme est particulirement difficile car il n'y a pas une correspondance biunivoque entre les domaines acoustique et articulatoire et donc plusieurs formes de conduit vocal peuvent produire le mme signal acoustique. Il est donc ncessaire d'ajouter des contraintes, de type phontique. L'objectif de ce projet est de dvelopper des mthodes d'inversion robustes en conditions statique et dynamique, d'valuer leurs performances, ainsi que de participer l'laboration d'une base de donnes articulatoire.

Synthse vocale des troubles de la voix Prof. J. Schoentgen Prof. Fr. GrenezL'objectif du travail est le dveloppement d'un synthtiseur vocal en vue de la simulation des troubles de la voix. Le synthtiseur comporte un modle numrique de la source vocale et du conduit vocal. Les troubles simuls sont les microperturbations de cycle--cycle des dures et amplitudes des cycles vocaux de parole, ainsi que le tremblement vocal. Dautres types de troubles simuls sont la diplophonie, la bi-phonation et les irrgularits des cycles vocaux dues aux vibrations alatoires des plis vocaux. Les applications mdicales de la synthse vocale sont les expriences perceptuelles cliniques, la formation des cliniciens dbutant, le calibrage des algorithmes d'analyses des dispriodicits vocales ainsi que la synthse des points d'ancrage perceptif pour le jury d'coute. Ce synthtiseur, qui est actuellement en cours de dveloppement, pourra ensuite tre tendu la simulation des diffrents timbres de voix.

musculaire par lectromyographie. L'lectromyographie est une technique permettant d'enregistrer l'activit lectrique produite lors d'une contraction musculaire. Ces informations permettront de contrler qu'un mouvement donn est ralis l'aide des muscles adquats activs dans une squence voulue. Dans le cadre de cette recherche, l'analyse de l'activit musculaire sera effectue en exploitant la reconnaissance de patterns lectromyographiques de diffrents groupes musculaires. Cette thse sera mene en collaboration avec un chercheur au sein du Laboratoire de l'Image (LISA, ULB), en charge de l'analyse automatique du mouvement par imagerie, qui compltera la caractrisation du mouvement par lEMG mene dans le cadre de cette thse.

Dtection et prdiction on-line de crises dpilepsie laide dune modlisation du comportement crbral prcdant la crise Prof. A. Nonclercq Prof. P. MathysLpilepsie est une des affections neurologiques les plus frquentes chez lhomme et peut avoir un impact prpondrant sur la vie du patient. Llectroencphalographie, qui permet de mesurer lactiv crbrale, est loutil de diagnostic principal utilis dans le cadre de lpilepsie. Des recherches effectues au sein du Service LIST ont permis de dvelopper des mthodes de dtection de crises dpilepsie. Les algorithmes raliss permettent actuellement de dtecter de manire fiable le dbut dune crise de patients atteints dune pilepsie du lobe temporal. Ces recherches permettent une meilleure comprhension du processus lectrique lors des crises pileptiques et laissent entrevoir la ralisation dun systme avertissant le personnel mdical de larrive dune crise, voire la ralisation dun appareil ambulatoire avertissant le patient dune crise imminente lui permettant de se mettre en scurit et/ou davertir quelquun. Cette thse aura comme objectif de dvelopper des nouvelles approches afin de mettre au point des mthodes permettant de prdire la crise plus longuement lavance, de gnraliser ces mthodes un plus grand nombre de types de crises dpilepsie et finalement dimplmenter lalgorithme dans un systme embarqu.

Analyse de la voix des locuteurs professionnels Prof. J. Schoentgen Prof. Fr. GrenezL'objectif de ce projet est d'analyser et de caractriser la voix de locuteurs professionnels afin d'en dduire des informations non seulement sur leur appareil vocal mais aussi en vue de la prvention de problmes vocaux. Lincidence des problmes vocaux est en effet dix vingt fois plus leve chez les enseignants, par exemple, que dans la population en gnrale. Linnovation consiste en lobtention dindices acoustiques cliniquement pertinents partir de la parole enregistre in situ sous des conditions cologiques. Parmi les indices acoustiques qui sont envisags dans le cadre de cette tude on peut citer : le bruit vocal et la raucit, le dbit de parole ainsi que la frquence vocale. Ce projet s'inscrit dans un cadre plus vaste de dauto-surveillance et dauto-suivi de locuteurs professionnels au moyen dappareils portables.

Dveloppement dune neuroprothse implantable pour le rtablissement du contrle de la main de personnes ttraplgiques Prof. A. Nonclercq Prof. P. MathysLors dun accident affectant la moelle pinire, le contrle des membres de la personne accident peut tre affect voire perdu. Toutefois, le systme nerveux et musculaire en aval de la lsion est souvent en tat de fonctionnement. La stimulation fonctionnelle lectrique permet de stimuler un nerf en aval dune telle lsion, de manire retrouver certaines fonctionnalits musculaires perdues. La thse vise dvelopper un implant permettant de retrouver le contrle de la main par stimulation fonctionnelle lectrique pour des patients ttraplgiques.

Contribution au diagnostic et la rducation musculaire en neurophysiologie et en kinsithrapie par reconnaissance de patterns sur des lectromyogrammes de groupes musculaires Prof. A. Nonclercq Prof. P. MathysEn neurophysiologie et en kinsithrapie, les praticiens sont rgulirement amens valuer les mouvements raliss par un patient pour tablir son diagnostic ou pour s'assurer de l'efficacit d'un exercice de revalidation. En gnral, cette valuation est base sur un contrle visuel du mouvement et un contrle tactile des muscles. Ceci pose des problmes en termes d'objectivit et de temps ncessaire au praticien pour le suivi du patient. Cette thse a pour objectif d'amliorer le diagnostic et la revalidation musculaire en objectivant et en automatisant l'valuation du praticien grce un systme d'analyse de l'activit13 FACULTE DES SCIENCES APPLIQUEES

Dosage de curare et des antagonistes par un systme en boucle ferme bas sur la mesure du relchement musculaire Prof. A. Nonclercq Prof. P. MathysEn anesthsie, le curare est utilis pour obtenir un relchement musculaire total. Leffet des curares tant fort variable dun individu lautre, un monitorage efficace est ncessaire pour adapter

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correctement la posologie (curare et antagoniste) au patient et pour dterminer quel moment le patient peut sortir du bloc opratoire sans risque. Plusieurs travaux ont dj permis de raliser un prototype de moniteur de curare fiable et facile dutilisation adapt la clinique quotidienne. A terme, lobjectif est de fonctionner en boucle ferme, cest--dire que linjection du curare et de lantagoniste soit rgule sur base monitorage et en fonction des besoins du chirurgien. Ce doctorat a pour objectif de proposer un systme en boucle ferm, qui devra disposer : dune mesure fiable, prcise et reproductible du tonus musculaire, dune valuation de la qualit de cette mesure, dune dtection de dfaillance du moniteur (dcollement dlectrode, absence de stimulation,), dune prdiction du temps de dcurarisation, dun systme de rgulation pour le pilotage des pousseseringues du curare et de lantagoniste. Ce doctorat sera ralis en collaboration avec MDB Engineering (Spin-Off de lULB) et plusieurs services danesthsie de diffrents hpitaux (Erasme, Mont-Godinne, ULG,).

Groupe Dispositifs de tlcommunications Bruit des composants et circuits en micro-ondes Prof. R. MeysLa dtermination des paramtres de bruit des composants ou sous-ensembles tels que transistors ou amplificateurs reste un problme difficile, si on utilise les mthodes classiques. Or lappareillage maintenant disponible permet denvisager la mise en oeuvre dune mthode plus simple base sur des variations de la frquence. Outre des aspects numriques, le sujet implique de dvelopper un programme de pilotage de banc de mesure et les accessoires matriels ncessaires.

Bruit de phase des oscillateurs Prof. R. MeysLe bruit de phase est une caractristique dautant plus importante des oscillateurs que les modulations numriques sont souvent de phase/frquence. Dans ce cadre, le sujet des oscillateurs utilisant des rsonateurs dordre suprieur un a jusquici t peu tudi. Pourtant des raisons thoriques font penser que ces oscillateurs pourraient avoir des caractristiques intressantes.

Caractrisation des talons pour analyseur de rseaux Prof. R. MeysLanalyseur de rseaux est lappareil de base pour la mesure des circuits linaires en micro-ondes. Sa prcision repose pour une bonne part sur celle dun ensemble dtalons simples, par exemple la charge adapte, le circuit ouvert et le court-circuit. Ces talons sont eux-mmes imparfaits, ce qui nest pas dommageable si cette imperfection est calculable. Il semble nanmoins que certains modles communment admis soient quelque peu optimistes de sorte quune tude approfondie de limpdance de ces dispositifs simpose.

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SERVICE OPERA Groupe Photonique

OPERA

Loptique non linaire et ses applications aux tlcommunications Prof. P. Kockaert Prof. M. Haelterman Prof. S-P. Gorza Prof. Ph. EmplitDepuis de nombreuses annes, le groupe photonique du service OPRA tudie les mcanismes de l'optique non linaire qui permettent de manipuler l'information optique : sa transmission sur de trs longues distances, son stockage, sa rgnration, son application la fabrication de portes logiques tout optiques. La conception de sources optiques ultra-haut dbit est galement une des thmatiques de recherche. Les mcanismes proposs pour ces applications reposent d'une part sur l'tude de matriaux structurs l'chelle du nanomtre, comme les guides d'ondes rseaux de Bragg, les points quantiques hautement non linaires ou les matriaux indice de rfraction ngatif. D'autre part, ces dispositifs font appel des concepts de dynamique non linaire plus ou moins avancs, allant de l'tude d'instabilits celle d'impulsions optiques particulires, appeles solitons, qui se comportent, sous certains aspects, comme des particules de lumire. Ces diffrents sujets sont abordes dans le cadre de diffrents projets de recherche : des chercheurs confirms travaillant aux cts des doctorants, qui eux-mme aident superviser des travaux de recherche d'tudiants ralisant leur mmoire de fin d'tudes. Bien que toutes les thmatiques puissent faire l'objet d'un travail de thse, les efforts du laboratoire se portent actuellement sur la miniaturisation de mmoires tampon optiques solitons de cavit, dont le principe a dj t dmontr en fibres optiques ; sur la gnration d'horloges optiques bases sur un concept original de rtroaction non linaire ; sur l'utilisation du silicium amorphe pour la conception de systmes de commutation tout optique et sur la dynamique des lasers trs haute non linarit de Kerr, menant la gnration de trains d'impulsions dont les caractristiques puissent tre adapte une trs large gamme d'applications (hautes puissances, haut dbits, dure ultracourte, etc.)

Application de loptique la ralisation exprimentale de protocoles dinformation quantique Prof. S. MassarL'information quantique explore dans quelle mesure la manipulation d'information au niveau quantique offre des possibilits nouvelles par rapport la manipulation d'information au niveau classique. Par exemple, la scurit de communications quantiques peut tre garantie au moyen des seules lois de la physique, tandis que des ordinateurs quantiques permettraient de rsoudre certains problmes algorithmiques exponentiellement plus rapidement que les ordinateurs classiques. Le but du projet est de raliser des expriences d'optique quantique au sein de fibres de tlcommunications, en vue d'y implmenter des protocoles de communications quantiques.

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Applications de loptique non linaire en imagerie dans le domaine biomdical Prof. S-P. GorzaLa biophotonique est le domaine de loptique qui sintresse aux applications de loptique dans le domaine biomdical. En biophotonique, loptique non linaire tient un rle important puisque des effets tels que labsorption non linaire ou leffet Raman ont donn lieu des techniques dimagerie trs puissantes. Dans ce domaine, nous travaillons sur des mthodes de microscopie qui se basent sur les interactions optiques non linaires pour raliser des images tridimensionnelles de haute rsolution au travers de milieux diffusants. Nous nous intressons galement, en collaboration avec linstitut dimmunologie mdicale de lULB, au dveloppement de nouvelles techniques optiques permettant de rsoudre des questions dans le domaine de limmunologie.

gourmand en nergie. Il s'agit d'un projet ambitieux, qui s'inscrit sur le long terme, et qui pourrait ultrieurement dboucher sur des applications pratiques.

Groupe Communications sans fil Degrs de libert lectromagntiques et capacit du canal de communication sans fil Prof. Ph. De Doncker Thse finance par Orange labs, ParisDes travaux ont t initis il y a peu pour croiser thorie de l'information et lectromagntisme. Ils ont montr l'importance de croiser avec la partie physique pour dterminer les degrs de libert du canal et donc la capacit du canal de communication sans fil. Une rponse claire ces questions fondamentales est cependant toujours en suspens en particulier quant l'exploitation des dimensions spatiales, du degr de complexit du milieu, du rle des antennes et de leurs placements. Cette thse contribue amliorer les connaissances du canal physique pour tirer le meilleur parti de celui-ci. Les travaux serviront alimenter les travaux de dveloppement des interfaces radio des futurs gnrations de systmes mobiles et sans fil chez Orange Labs. L'objectif de la thse est de revisiter les formules de capacit d'un point de vue Maxwellien, de comprendre le rle de la complexit du milieu, de dfinir ses degrs de libert, d'analyser le rle des antennes qui sont la faon physique d'accder au milieu. En consquence, le potentiel rel des systmes multi-antennes MIMO, MIMO virtuel, MIMO collaboratif pourra tre discut. Ces derniers jouant un rle essentiel dans le trs haut dbit annonc pour les futures normes radio. Ce Doctorat, dune dure de trois ans, sera ralis chez Orange labs (France tlcom) Paris, qui finance la recherche, en partenariat avec le Wireless Communications Group et le laboratoire L2E (Universit Paris VI). Il mnera donc un double diplme ULBUniversit Paris VI. Il sadresse tout ingnieur orientation tlcom, lectronique ou physique. Le financement est disponible.

Nanocristaux semi-conducteurs : des sources de lumire pour la photonique et loptique quantique Dr. E. BrainisLes nanocristaux semi-conducteurs sont des structures nanomtriques (2-10 nm) contenant quelques milliers d'atomes. Ils existent sous forme de billes ou de btonnet. A cause de leur petite taille, leur physique est domine par les effets quantiques. On observe que leur spectre d'nergie est discret et qu'il dpend essentiellement de la taille des nanocristaux. Pour cette raison, on qualifie parfois ces nanostructures de points quantiques ou d'atomes artificiels. Depuis quelques annes, l'industrie s'intresse aux nanocristaux pour leur luminescence, c'est- -dire la lumire qu'ils mettent lorsqu'ils sont excits (optiquement ou lectriquement). La longueur d'onde de la lumire mise dpend de leur taille et de leur structure. Toute la gamme optique, du bleu l'infra-rouge proche, peut tre couverte. La luminescence de nanocristaux semiconducteurs a aussi une proprit tout fait remarquable pour la recherche fondamentale ou des applications plus futuristes : lorsqu'un nanocristal est excit, un et un seul photon est mis. Nous tudions la luminescence des nanocristaux pour ses aspects fondamentaux et appliqus. Parmi les applications que nous voulons dvelopper se trouvent des LEDs, lasers, modulateurs et dtecteurs de nouvelle gnration. Sur le plan fondamental, les nanocristaux semi-conducteurs peuvent tre exploits pour construire des metteurs optiques produisant des tats quantiques exotiques de la lumire. Nous construisons ce type d'metteurs et voudrions les utiliser pour des expriences de physique fondamentale et de traitement quantique de l'information.

Caractrisation et modlisation du canal de communication multi-bandes pour Green Radios Prof. Ph. De DonckerAfin dallger les bandes de frquences sur-utilises et doptimiser la charge globale du rseau dun oprateur, les quipements sansfil futurs seront amens analyser le spectre en temps rel et changer de bandes de frquences de faon dynamique. Ainsi, un terminal mobile devra sauter entre les bandes GSM 900 MHz, celles 1800 MHz, les bandes UMTS 2100 MHz ou LTE 2,7 GHz. Les terminaux pourront ainsi utiliser les diffrentes bandes de frquence disponibles au mieux de leurs possibilits, ce qui contribuera au dploiement de rseaux Green . Les oprateurs devront prendre en compte dans leur dploiement ce caractre multi-bandes des communications, tout en respectant les normes dimmission maximale fixes par les autorits, et qui sont aussi de facto multi-bandes. Une caractrisation et une modlisation du canal multi-bandes est donc indispensable. Le but de cette Thse est de dvelopper un modle de canal valable pour plusieurs bandes de frquences simultanment. Cette recherche devra caractriser puis modliser les corrlations large chelle dans le domaine spatial et temporel entre les diffrentes

Optolectronique et intelligence artificielle Prof. M. HaeltermanLes systmes biologiques (neurones, etc) manipulent l'information de manires trs efficace. Les rseaux de neurones artificiels essayent de reproduire ces performances digitalement. Nous essayons d'imiter le fonctionnement des systmes biologiques en ralisant un rseau de neurones l'aide de composant pour les tlcommunications optiques, ce qui permet en principe une opration extrmement rapide. Notre systme exprimental peut dj tre utilis pour des tches telles la reconnaissance vocale, l'galisation de canal RF, etc. Ces premiers rsultats ouvrent la voie vers de nombreuses amliorations, comme la rsolution de tches plus complexes, un fonctionnement plus rapide, ou moins16 FACULTE DES SCIENCES APPLIQUEES

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bandes de frquences. Le modle sera bas sur des campagnes de mesures exhaustives en diffrents milieux de propagation (urbain, sub-urbain,..). Limpact de ce modle sur (i) le dploiement des rseaux et leur efficacit et (ii) le respect des normes dimmission sera particulirement investigu.

Dveloppement dun outil numrique de vrification des normes dmission pour oprateurs de tlphonie mobile Prof. Ph. De Doncker En collaboration avec Orange labs, ParisPour limiter les risques sanitaires des rseaux de tlphonie mobile, les oprateurs doivent respecter certaines normes dmissions maximales dictes par les rgions. Il nexiste pour le moment aucun outil numrique permettant de prdire si ces normes seront bien satisfaites lors de linstallation dune nouvelle station de base. Lobjectif de ce doctorat est de dvelopper un tel outil, bas sur le ray-tracing, et tenant compte des incertitudes de modlisation afin dobtenir des probabilits fiables de dpassement de seuil. Ce Doctorat sera ralis en collaboration avec Orange labs (France tlcom) Paris. Il sadresse tout ingnieur orientation tlcom, lectronique ou physique.

satellite charg d'amplifier et de rediriger le signal vers la terre, et du rcepteur de l'information. En vue d'augmenter la capacit de communication ncessaire aux nouveaux services, des formats de modulation d'ordre lev sont intgrs et combins un contrle des paramtres en fonction de la qualit du canal. Malheureusement le systme devient dans ce cas sensible aux imperfections introduites aux diffrents endroits de la communication (non-linarit des amplificateurs de puissance, bande passante limite des filtres, offsets de frquence). Le but de ce doctorat est premirement d'valuer l'impact des imperfections sur la performance du systme de communications satellite de type DVB-S2. Nous tudierons ensuite comment ces imperfections peuvent tre compenses par du traitement numrique du signal la station terrestre (avant envoi du signal) et au rcepteur (aprs rception du signal). Une chane de simulations complte de la communication, incluant un modle des imperfections gnres au satellite et lensemble des techniques de modulation/dmodulation du signal, sera construite cette fin. La recherche sera effectue en troite collaboration avec Thals Alnia Space (Toulouse, France), acteur majeur dans le domaine.

Cognitive radios Prof. Fr. Horlin Prof. Ph. De DonckerSuite lmergence des rseaux de communication sans-fil (rseaux cellulaires, rseaux locaux, rseaux personnels) lors de ces dernires annes, il est de plus en plus difficile de librer des bandes de frquences pour de nouveaux systmes de communication. Lorsque lon observe cependant lutilisation relle des frquences par les systmes existants, on saperoit que de nombreuses bandes de frquences ne sont pas utilises simultanment un endroit donn. De cette constatation est ne lide que de nouveaux services (appels services secondaires) pourraient se superposer aux services existants (appels services primaires) dans les bandes de frquences non utilises un instant donn. Une condition ncessaire la cration de services secondaires est quils ninterfrent pas sur les services primaires. Le but de ce doctorat sera double. Dune part, nous dvelopperons des algorithmes permettant de scanner le spectre des frquences en fonction du temps. Le but est de pouvoir dtecter les trous dans le spectre avec une frquence dchantillonnage et une complexit numrique les plus faibles possibles. Dautre part, nous dvelopperons des algorithmes qui permettent des communications dans les trous de frquences libres. Ce Doctorat sera ralis en collaboration avec lIMEC. Il sadresse tout ingnieur orientation tlcom, lectricit ou physique.

Formats de modulation et traitement de signal pour communications sur fibre optique avec dtection cohrente Prof. Fr. Horlin Prof. Ph. EmplitDe nos jours, la quasi totalit des systmes de communication sur fibre optique sont bass sur la modulation binaire de lintensit de la lumire (on-off keying - OOK) et permettent de supporter une capacit de communication de lordre de 10 Gbits/s par canal. Cependant, pour rpondre aux besoins croissants des utilisateurs en terme de capacit, les concepteurs des systmes de communications par fibre optique ont propos d'utiliser de nouveaux formats de modulation d'ordre lev tels que la PSK (phase shift keying) et la QAM (quadrature amplitude modulation). Ces modulations reposent sur une dtection cohrente de la porteuse optique au rcepteur et peuvent tre combins du traitement de signal afin de compenser les dgradations du signal optique introduites par la fibre. Une capacit dune centaine de Gbits/s par canal est espre dans les prochaines annes. L'objectif de ce doctorat est premirement de modliser la fibre optique et d'valuer l'impact de ses imperfections (dispersion chromatique, dispersion de polarisation, non-linarits) sur la performance de la communication. Dans un second temps, nous dvelopperons des algorithmes de traitement de signal permettant de compenser les diffrentes imperfections afin de raliser le gain significatif en capacit espr. Une bonne comprhension des proprits du milieu optique est un atout afin de raliser ce travail. La recherche sera effectue en troite collaboration avec Alcatel-Lucent (Paris, France), acteur majeur dans le domaine.

Techniques de compensation numrique des imperfections dun lien de communication satellite de type DVB-S2 Prof. Fr. HorlinLe nouveau standard DVB-S2 de communications par satellite envisage de revaloriser l'infrastructure existante utilise pour transmettre de la tlvision numrique afin de supporter des services interactifs tels qu'Internet. Le systme est compos d'une station terrestre charge d'mettre le signal vers le satellite, du17 FACULTE DES SCIENCES APPLIQUEES

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SERVICE BioSYSTEMES, BioMODELISATION &

BioPROCEDES 3BIOGroupe de Biomodlisation et BioprocdsLes thmes de recherche du Groupe de Biomodlisation et Bioprocds se situent dans le domaine de la modlisation mathmatique des systmes biologiques et de la supervision de bioprocds. Le contexte applicatif est principalement celui des cultures de microorganismes (bactries, levures) et de cellules animales en bioracteurs, procds fondamentaux de l'industrie des biotechnologies. Nos activits comprennent, d'une part, le dveloppement de modles mathmatiques et, d'autre part, la mise au point d'outils d'ingnierie bass sur ces modles. En ce qui concerne le dveloppement de modles mathmatiques, nous proposons de nouvelles structures de modles et des techniques permettant d'estimer la valeur des paramtres de ces modles sur la base de mesures exprimentales. En ce qui concerne la mise au point d'outils bass sur ces modles, nous nous intressons au dveloppement de simulateurs, de rgulateurs et d'observateurs d'tat (ou capteurs logiciels). Ce dernier type d'outil permet de fournir une estimation de grandeurs pour lesquelles on ne dispose pas de capteur matriel pour la mesure.

3 BIO

Rgulation optimale du taux de perfusion pour la culture de cellules animales en bioracteurs haute densit cellulaire Prof. Ph. Bogaerts Prof. A. Vande Wouwer (Facult Polytechnique de Mons)La culture de cellules animales est une technique de production importante dans lindustrie biotechnologique (production de vaccins, d'anticorps, etc.). La complexit et les difficults associes ces cultures cellulaires ont conduit une diversification des techniques de cultures. Parmi celles-ci, la culture sur macroporteurs prsente un intrt de plus en plus grandissant de la part des industriels du secteur. Lobjectif de ces cultures est de pouvoir atteindre des densits cellulaires importantes optimisant ainsi la rentabilit du procd. Cependant, afin datteindre cet objectif, les cellules doivent tre alimentes en continu par du milieu de culture frais afin de leur fournir lensemble des lments nutritifs ncessaires leur croissance. Ce mode de culture est appel perfusion. Il se distingue dun mode continu, plus classique, par le fait que les cellules sont maintenues dans le bioracteur. Dterminer le profil de perfusion (dbits dalimentation) optimal est une contrainte importante au dveloppement de ces procds de culture. Le dveloppement dun rgulateur optimal robuste permet de dterminer automatiquement le profil dalimentation appliquer afin de garantir une performance optimale de la culture cellulaire. Ce projet sinscrit dans une collaboration avec une socit rcemment cre dans le domaine du dveloppement de procds de cultures haute densit cellulaire (Artelis). Le projet impliquera donc une relation directe avec lquipe responsable de ces dveloppements au sein de cette socit. En outre, ce travail s'inscrit dans le cadre dun projet de cration dune spin-off (socit manant de luniversit).

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Mise au point de mthodes destimation paramtrique de modles mathmatiques destins lobservation dtat Prof. Ph. Bogaerts Prof. A. Vande Wouwer (Facult Polytechnique de Mons)Comme indiqu dans la description gnrale ci-avant, les observateurs dtat ou capteurs logiciels sont des outils permettant de remplacer certains capteurs matriels (ex : capteur logiciel de concentration en biomasse ou en produit thrapeutique dans un bioracteur). Ces observateurs dtat se basent, dune part, sur les informations fournies par certains capteurs matriels (les moins problmatiques possibles du point de vue cot, frquence dchantillonnage, prcision, etc.) et, dautre part, sur un modle mathmatique. Le rle essentiel de ce dernier est donc dtablir le lien entre les grandeurs mesures matriellement et les grandeurs dtat que lon souhaite estimer et pour lesquelles on ne dispose pas de mesure matrielle. Un tel modle doit possder certaines proprits, parmi lesquelles une sensibilit significative de la partie non mesure de ltat par rapport celle qui est mesure. Il est ds lors utile de construire le modle en manire telle quil soit bien adapt son utilisation future (c.--d. au sein dun observateur dtat) en forant, notamment, la sensibilit susmentionne. cette fin, nous projetons damliorer et de dvelopper des mthodes destimation paramtrique visant satisfaire cet objectif. Les critres didentification utiliss (distance modle mesures quil convient de minimiser par un choix appropri des paramtres) devront donc tenir compte, non seulement, de laptitude du modle simuler les donnes utilises pour lidentification (approche classique), mais aussi de la sensibilit de la partie qui, dans le capteur logiciel, ne sera pas mesure par rapport celle qui le sera toujours. Ce projet comporte la fois des parties thoriques, de la programmation et des possibilits de validation exprimentale sur le procd pilote de cultures de levures install dans le service.

Unit de bioinformatique gnomique et structuraleLa bioinformatique structurale est un domaine transdisciplinaire la croise de la chimie, de la physique, de l'informatique et de la biologie. Des outils informatiques sont utiliss et dvelopps pour tudier et modifier certains systmes biologiques qui sont exploits en biotechnologie et dans le domaine biomdical. Quelques thmatiques dveloppes au sein de l'Unit sont reprises ci-dessous.

Interactions protine-protine et protine-ligand Prof. M. Rooman Prof. D. GilisLes interactions protine-protine et protine-ligand jouent un rle cl dans l'organisation de systmes biologiques. Elles permettent la rgulation de certains processus biologiques, la transmission des signaux, ou encore la catalyse de diverses ractions biochimiques. Comprendre et prdire la faon dont les protines interagissent devraient permettre, terme, d'interfrer avec le processus biologique dans lequel elles sont impliques. Ceci ouvre la voie vers la conception assiste par ordinateur de systmes protiques aux proprits cibles, ce qui prsente un intrt vident pour la recherche mais aussi des applications importantes dans le domaine de l'industrie pharmaceutique et mdicale. Dans ce contexte, nous dveloppons un programme darrimage protine-protine ou protine-ligand, prdisant l'orientation relative optimale de deux protines ou d'une protine et un ligand.

Dveloppement dun algorithme doptimisation de placement des chanes latrales dans les protines Prof. M. Rooman Prof. D. GilisLes programmes de prdiction de structure de protines partir de leur squence et les programmes damarrage protine-ligand utilisent gnralement une reprsentation simplifie de la structure des protines, ngligeant les degrs de libert des chanes latrales des acides amins qui la composent. Cette simplification est ncessaire pour permettre la recherche efficace dans lespace conformationnel en un temps raisonnable. Toutefois, le positionnement correct des chanes latrales est ncessaire dans un deuxime temps, afin de permettre de raffiner les structures prdites et daborder les mcanismes fonctionnels. Le positionnement des chanes latrales est un problme combinatoire complexe, qui doit rendre compte des prfrences conformationnelles de chaque chane latrale, des interactions prfrentielles entre ces chanes, de leur empilement optimal et dune certaine flexibilit de la chane principale. Diffrents algorithmes doptimisation sont envisags et tests (colonies de fourmis, essaims particulaires,).

Dtermination en ligne de la qualit et de la reproductibilit de cultures biologiques en bioracteur Prof. Ph. BogaertsCette recherche se situe dans le contexte de l'industrie des biotechnologies et, plus particulirement, celui des procds de cultures de microorganismes (bactries, levures) et de cellules animales en bioracteurs. Ces procds sont abondamment utiliss, notamment pour la production de substances d'intrt thrapeutique dans l'industrie pharmaceutique. Le contrle de la qualit des produits et, plus particulirement, la reproductibilit des lots de production dans ce type d'industrie jouent un rle tout fait central. D'une part, il est ncessaire de prouver aux autorits sanitaires (FDA, EMEA) la reproductibilit du procd de synthse utilis pour la mise sur le march d'un nouveau mdicament, et, d'autre part, il convient de dtecter le plus rapidement possible, en cours de production, un lot s'cartant des conditions nominales. Le but de ce projet est d'laborer un outil de supervision en temps rel permettant de quantifier et d'assurer la reproductibilit de lot en lot. Le quantificateur de reproductibilit se basera sur un modle mathmatique du bioprocd, sur des mesures effectues en ligne (matrielles et, au besoin, logicielles) et sur l'action de certaines boucles de rglage. Afin de permettre la mise au point de cet outil de supervision et sa validation, une base de donnes exprimentales sera constitue et des modles mathmatiques de ces bioprocds seront mis au point.

Modlisation dynamique de lexpression des gnes de la levure Prof. M. Rooman Prof. Ph. BogaertsLes mcanismes de rgulation de lexpression des gnes forment des rseaux complexes, qui impliquent un grand nombre de protines et dpendent du cycle cellulaire, du stade de dveloppement de lorganisme, du tissu et du caractre sain ou

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malade de la cellule. Une quantit croissante de donnes exprimentales sur les gnes transcrits dans diffrents systmes et conditions est issue de projets de gnomique et protomique fonctionnelles et est disponible dans des bases de donnes publiques. Ces donnes peuvent tre modlises par des techniques de modlisation dynamique, sous la forme dquations diffrentielles, de graphes dinteraction, de rseaux boolens, etc., dans le but de reproduire, rationaliser et terme comprendre lvolution de lexpression des gnes dans un systme donn. Ce projet vise dvelopper des modles dynamiques, sous la forme dquations diffrentielles, de lexpression des gnes tout au long du cycle cellulaire, sur la base de sries temporelles de donnes issues de puces ADN.

Modification de la stabilit et de la solubilit de protines Prof. M. Rooman Prof. D. GilisLes protines sont des macromolcules prsentes au sein de tous les tres vivants, auxquelles l'volution a confr une fonction biologique gnralement dtermine par leur structure tridimensionnelle. Certaines protines par exemple sont des catalyseurs particulirement spcifiques et efficaces. L'exploitation des proprits fonctionnelles des protines dans l'industrie (agro-alimentaire, chimique, pharmaceutique, ...) constitue un atout majeur mais est limite par le fait que les protines peuvent prsenter une faible solubilit et qu'elles ne sont gnralement stables et actives que sous des conditions physiologiques, et en particulier dans un intervalle de temprature fort restreint. Ds lors, la conception de protines modifies caractrises par une solubilit accrue et qui gardent leur structure et donc leur fonction des tempratures plus (ou moins) leves est un objectif important de la recherche fondamentale mais aussi industrielle.

Etude dun modle de fibres amylodes lies la maladie dAlzheimer Prof. M. Rooman Prof. D. GilisLa maladie d'Alzheimer se caractrise par une neurodgnrescence qui provoque des troubles des fonctions cognitives voluant de faon progressive vers une dmence incurable. Cest actuellement la cause la plus rpandue de dmence snile. Lun des principaux agents responsables de cette pathologie est un peptide de 39 43 acides amins, lamylode-beta. que lon retrouve dans les plaques amylodes sous forme de dpts extracellulaires, de fibrilles et dagrgats. Llaboration dune stratgie thrapeutique efficace passe obligatoirement par la connaissance pralable de la structure des fibres et par la dtermination des forces qui agissent sur leur formation et leur stabilisation. Cest dans cette optique que nous nous proposons de concevoir un modle de fibre qui permettrait dune part de mieux comprendre la nature des forces mises en jeu, et dautre part, de dfinir le mode dinteraction entre les fibres et des molcules vises thrapeutiques.

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SERVICE TRAITEMENT DES EAUX ET POLLUTIONProf. M. Verbanck gestion technique des sdiments contamines; procd 'riverbank filtration' pour la production d'eau potable: nouvelles rgles de gestion optimisant les cycles de dcolmatage naturel des lits filtrants; techniques alternatives de production d'eau potable appliques aux situations caractrises par une srieuse pnurie en ressources hydriques (ex. cycles d'adsorption-dsorption de la vapeur d'eau atmosphrique); modles mathmatiques appliques a la gestion environnementale des rivires (et des estuaires); modles de calcul du transport des particules (et des polluants associes) en coulement a surface libre ...en conditions non-stationnaires; idem que prcdent ... en situation d'hyperconcentrations; suivi par voie acoustique de la dynamique des particules et des polluants associes; problmatique des charges polluantes apportes par temps de pluie aux stations d'puration municipales (dans le contexte de la directive-cadre 2000/60/EC).

TRAITEMENT DES EAUX

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ET POLLUTION

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SERVICE TIPsProf. P. Colinet Prof. Fr. Debaste Prof. B. Haut Prof. B. Scheid

TIPS

Au service Transferts, Interfaces et Procds (TIPs) de l'ULB, nos recherches portent sur le dveloppement de mthodes thoriques, numriques et exprimentales permettant de comprendre et de prdire le comportement de systmes multiphasiques, et de concevoir ou d'optimiser des procds industriels de transformation de la matire (minrale, organique, biologique) et de l'nergie. Ces recherches s'articulent essentiellement autour de sept grands thmes: la microfluidique, les transferts gaz-liquide, la dynamique des interfaces fluides et leurs instabilits, les transferts en milieux poreux, les transferts de chaleur, lutilisation denzymes en gnie des procds et la cristallisation. Le service est structur en deux Units de Recherche complmentaires : l'Unit de Physique des Fluides et l'Unit de Gnie Chimique. Les problmes tudis font le plus souvent intervenir des notions de gnie des procds, de dynamique non-linaire, de chimie physique (quilibre et non-quilibre), de phnomnes de transport, de mathmatiques appliques, ... Les outils utiliss sont soit thoriques (tudes de stabilit, lois d'chelles, techniques asymptotiques, ...), soit numriques (codes commerciaux ou maisons ), soit exprimentaux (pilotes de laboratoire, analyse de proprits thermodynamiques, visualisation de comportements des fluides par interfromtrie, Schlieren, thermographie infrarouge, ...). Ces recherches sont menes en collaboration avec de nombreuses industries bases en Belgique, comme UCB, Solvay, GSK, Artelis et Puratos. Le service est galement implique dans plusieurs projets financs par la Commission Europenne et les Rgions Wallonne et Bruxelloise, ce qui a permis de dvelopper un rseau de partenaires acadmiques au travers de lEurope et le Canada. Les comptences et les rsultats des recherches du service sont utiliss dans le cadre de projets de coopration au dveloppement. Cela a permis, ces 10 dernires annes, de tisser un rseau de collaborations en Amrique du Sud (Brsil, Bolivie, Prou), en Afrique (RDC, Mali, Burkina-Faso) et en Asie du Sud-est (Vietnam). Le service est structur en deux Units de Recherche : lUnit de Physique des Fluides et lUnit de Gnie Chimique. Ci-dessous, quelques projets de recherche en cours sont prsents. Pour tous ces projets, des doctorats peuvent tre financs.

Production deau potable pour la Rgion bruxelloiseLobjectif de ce projet de recherche, en collaboration avec la socit Vivaqua et financ par la Rgion Bruxelloise, est le dveloppement de mthodes de conception, doptimisation et danalyse doprations des procds de production deau potable pour la ville de Bruxelles.

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Dveloppements de solutions de schage pour la conservation des aliments, destination des pays dAfrique sub-saharienneL'objectif de ces recherches est le dveloppement de schoirs solaires destination des pays d'Afrique sub-saharienne. Des schoirs robustes, simples dans leur construction, modulables et tirant un maximum parti de l'nergie solaire sont conus. Une attention particulire est donne au transfert de comptence. Plusieurs schoirs dvelopps l'ULB sont aujourd'hui utilis en Afrique. Des missions d'expertise visant optimiser le fonctionnement de schoirs existants sont galement ralises dans le cadre de ces travaux. Ces recherches sont ralises en collaboration avec l'Universit de Ouagadougou, l'Association des Organisations Paysannes Professionnelles Maliennes, le Centre d'tudes de la Coopration Internationale et du Dveloppement (ULB) et l'Institut Royal Nerlandais des Tropiques (KIT).

Multiscale complex fluid flows and interfacial phnomena (MULTIFLOW)Ce rseau Marie Curie FP7 (8 universits et 2 PMEs) de lUnion Europenne a pour but de former de jeunes chercheurs la recherche sur les coulements de fluides complexes, des chelles de longueur trs diverses, et sous linfluence de nombreux effets (vaporation, mouillabilit, prsence dun polymre, de nanoparticules, ), avec des applications dans lindustrie des coatings, des vaporateurs films minces, et plus gnralement de la micro-fluidique et des nanotechnologies.

Ebullition et transfert de chaleurLbullition est lun des moyens les plus efficaces pour transfrer de lnergie dun point un autre, ce qui motive ltude dtaille de ce phnomne complexe, tant au niveau fondamental quau niveau appliqu. Cest le but de ce programme de recherche financ par lAgence Spatiale Europenne et BELSPO, et qui regroupe 8 quipes en Europe, et plusieurs partenaires industriels (CEA, SNECMA, Wieland, EHP).

Etudes approfondies sur la valorisation de composs bioactifs de plantes andines et amazoniennes pour le dveloppement rgional durableCe projet PIC de la CUD, coordonn par l'Unit de Biochimie de la Nutrition de l'UCL et en partenariat avec l'Universidad Nacional Agraria La Molina (Prou) et l'Universidade Federal do Par (Brsil), cherche dmontrer que la valorisation de composs bioactifs des produits andins et amazoniens prsente un norme potentiel sur les marchs locaux et internationaux, que ce soit sous la forme d'ingrdients alimentaires ou d'extraits purifis. Le projet vise galement tablir les bases pour la cration de filires de production solides et organises pour garantir une production continue et de qualit constante.

Organized Deposition Induced by the Leidenfrost Effect (ODILE)Lorsqu'une gouttelette de liquide est dpose sur une surface plane dont la temprature excde un certain seuil, la goutte peut lviter une distance bien dfinie de la surface cause de la vaporisation violente du liquide. Ce phnomne est appel effet Leidenfrost. Le but de ce projet (collaboration avec l'ULg et finance par le FRFC) est d'tudier ce phnomne en dtail pour des liquides purs et des mlanges, et d'examiner la possibilit de l'utiliser afin de dposer diffrents types de soluts (nanoparticules, polymres, cristaux) de manire organise sur le substrat chauff.

Etude de la convection et des changes de matire aux interfacesCe programme de recherche de longue dure, associant six quipes en Europe, une au Canada et une PME belge (EHP), a pour but principal de comprendre et de matriser les phnomnes dvaporation, afin doptimiser plusieurs types dchangeurs de chaleur tels que les caloducs (systmes dvacuation de la chaleur des satellites). Dautres changes liquide-gaz sont considrs, tel que labsorption/dsorption et lextraction de solvant. Certaines de ces applications sont tudies lors dexpriences en apesanteur.

Contacts Pierre Colinet, directeur de lUnit de Physique des Fluides : [email protected] Frdric Debaste : [email protected] Benot Haut, directeur de lUnit de Gnie Chimique : [email protected] Benoit Scheid : [email protected] dinfo sur : www.tips-ulb.be

Absorption du CO2 dans des liquidesCe projet de recherche fondamentale et applique a comme objectif une comprhension et une quantification des phnomnes prenant place lors de labsorption du CO2 dans plusieurs types de liquides (saumure, eau, solution de Mono Ethanol Amine, ), en vue de lintensification de procds de rcupration du CO 2 ou de procds le mettant en jeu (production de bicarbonate de soude, systmes de rgnration de loxygne dans des modules spatiaux). Il est financ par plusieurs entreprises (Solvay, CANSOLV), le FNRS et lAgence Spatiale Europenne.

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SERVICE BATirProf. Ph.Bouillard Prof. B. Espion Prof K. de Myttenaere Prof A. Deraemaeker Prof B. Franois Prof. T.J. Massart Prof. J.-L. Quoistiaux Prof. Y. Rammer Prof. S. Staquet Prof. S. Vanbeveren Prof. G. Warze Le service Building, Architecture and Town planning (BATir) propose rgulirement plusieurs thses de doctorat, de prfrence multidisciplinaires, dans les problmatiques gnrales de l'art de btir (ouvrages d'art, btiments, amnagement du territoire, etc.). Les recherches au sein du Service BATir se dveloppent selon 4 axes stratgiques : la conservation et la valorisation du patrimoine immobilier, la conception des structures, la modlisation et la caractrisation des gomatriaux (bton hautes et ultra hautes performances, problmes multi-physiques dans les sols, approches multi-chelles) et les incidences environnementales. Par son caractre universitaire, BATir est galement actif dans des projets de recherches gnriques, seul ou en partenariat (dveloppements d'aciers hautes performances, micromcanique, analyse de risques, etc.). Pour plus dinformations sur les sujets de thses possibles au sein de BATir, vous pouvez contacter le directeur du service, Arnaud Deraemaeker ([email protected])

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BATIR

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SERVICE PHYSIQUE QUANTIQUEProf. D. Baye Prof. J.-M. Sparenberg En collaboration avec le service de Physique Nuclaire Thorique et Physique Mathmatique de la Facult des Sciences - Prof. P. Descouvemont Nos activits de recherche, et donc les sujets de thse que nous proposons, s'articulent autour de quatre thmes principaux: tude des proprits gnrales de l'quation de Schrdinger: dveloppement de mthodes de rsolution analytiques et numriques; tude des proprits des tats lis, des tats libres, du rapport entre tats libres et lis, du rapport entre tats libres et potentiel d'interaction (problme inverse); mcanique quantique supersymtrique; modlisation de noyaux comportant entre deux et quelques dizaines de nuclons, en particulier de noyaux structure exotique (noyaux halo, hypernoyaux...) de courte dure de vie, dont la dlicate tude exprimentale est en plein essor l'heure actuelle; modlisation de collisions et ractions nuclaires (ractions de capture radiative, ractions de dissociation de noyaux exotiques...), en particulier en vue de l'tude du Big Bang et des toiles (astrophysique nuclaire); nos outils thoriques vont des modles phnomnologiques (noyaux ponctuels) aux modles microscopiques (description de la structure interne des noyaux en termes de nuclons); tude de systmes atomiques et molculaires petit nombre de corps: atomes dans des champs magntique forts (atmosphres d'toiles), systmes matire-antimatire (hlium antiprotonique)... Ces recherches sont thoriques et font toutes un usage massif du formalisme de la physique quantique. La physique nuclaire est un domaine d'application privilgi des mthodes que nous mettons au point, ce qui nous donne accs plusieurs programmes de recherche et sources de financement belges (Institut Interuniversitaire des Sciences Nuclaires, Ple d'Attraction Inter-universitaire sur les noyaux exotiques) et trangers (collaboration avec le Japon, la Russie, le Canada...). Par ailleurs, nos rsultats thoriques sont en permanence compars des mesures exprimentales effectues dans de grands laboratoires situs aux quatre coins du monde (GANIL en France, GSI en Allemagne, RIKEN au Japon, TRIUMF au Canada, NSCL aux tats-Unis...). Nous demandons donc nos doctorants de s'intgrer notre quipe de recherche et de s'impliquer dans ces collaborations, en particulier au cours de voyages d'tude et de confrences l'tranger.

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PHYSIQUE QUANTIQUE

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SERVICE DE MATHEMATIQUES Gomtries combinatoires Prof. A. Delandtsheer

MATHEMATIQUES

Etude et classification des gomtries et espaces linaires finis, dimensionns ou non, ayant de fortes symtries, par exemple ayant un groupe dautomorphismes transitif sur les droites ou transitif sur les couples points-droites incidents.

Tableaux de permutations Prof. A. DelandtsheerEtude des codes correcteurs dfinis par des tableaux de permutations : constructions, classifications sous certaines conditions de rgularit combinatoires ou groupales, tude de leurs symtries.

Pavages et empilements optimaux Prof. A. DelandtsheerEtude des chanes dhyperttradres rguliers dans les espaces euclidiens de dimension quelconque et optimisation combinatoire de certains types dempilements, en liaison avec des problmes de structures molculaires et de cbles coaxiaux.

Dynamique non-linaire et chaos Prof. Fr. LekienLa sensibilit aux conditions initiales et le chaos sont, suivant le contexte, nfastes ou souhaitables. Dans certains cas, l'ingnieur s'efforce d'liminer le chaos afin de stabiliser un vhicule ou un instrument. Dans d'autres applications telles les racteurs o sont produits des mdicaments, il faut favoriser la turbulence et le mlange chaotique. Le service de mathmatiques et ses collaborateurs dveloppent les outils ncessaires l'tude et au contrle des phnomnes non-linaires. L'tude des structures cohrentes qui induisent le chaos permet d'apporter des solutions et des amliorations dans divers domaines tels le contrle de vhicules sous-marins autonomes, la dynamique du trou dans la couche d'ozone ou encore l'observation et l'optimisation du transport de polluants. Les projets portent sur l'analyse mathmatique, la programmation numrique et l'utilisation des mthodes dveloppes.

Interpolation, extrapolation et reconstruction Prof. Fr. LekienLe service de mathmatiques produit des outils et des mthodes numriques pour interpoler et extrapoler les donnes en provenance des laboratoires ou de stations d'observation. Que ce soit dans un racteur chimique ou pour les courants ocaniques, les appareils de mesure ne permettent pas de dterminer un champ de vitesse sans erreurs et sans trous dans les donnes. En utilisant une gnralisation des dveloppements en sries de Fourier et de la mthode des lments finis, le service reconstitue les flux et les courants partir de donnes partielles. Tout en participant au dveloppement des mthodes d'analyse modale, ce projet s'inscrit dans le cadre de collaborations avec le service de gnie chimique (ULB), le Weizmann Institute of Sciences (Isral) et le Coastal Ocean Currents Monitoring Program (Californie).26 FACULTE DES SCIENCES APPLIQUEES

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SERVICE CoDE Bases de donnes spatio-temporelles Prof. E. Zimanyi

CODE

La gestion des donnes localises dans l'espace est devenue aujourd'hui une ncessit tant pour les organisations que pour les individus. Les domaines d'application sont nombreux : la cartographie, la gestion et amnagement du territoire, la gestion de rseaux de services (lectricit, eau, transports, etc.), l'environnement, le gomarketing, les services golocaliss (Location-Based Services ou LBS). De plus, la dimension gographique est souvent relie a une dimension temporelle ou historique, c'est--dire que le systme doit garder trace de l'volution dans le temps des donnes contenues dans la base. Nos recherches visent dfinir des modles conceptuels permettant d'exprimer les aspects spatiaux et temporels des applications, ainsi que les mcanismes permettant la traduction automatique de ces spcifications dans les systmes oprationnels.

Business Intelligence et Entrepts de donnes Prof. E. ZimanyiL'entrept de donnes, une volution des bases de donnes traditionnelles, est devenu le moteur des nouveaux systmes d'information des entreprises. Il contient une vue agrege et historique des informations oprationnelles de l'entreprise. La recherche est axe sur la conception des entrepts de donnes en utilisant la modlisation conceptuelle et leur implantation dans des plateformes oprationnelles.

Web smantique et Donnes Lies Prof. E. Zimanyi Prof. S. VansummerenLe web smantique ou ''Web of Linked Data'' vise permettre le partage d'informations structures sur le web. De la mme manire que HTML et les liens hypertextes sont utiliss pour publier de l'information dans le ''web de documents'' actuel, le modle RDF associ aux liens RDF est utilis pour publier de l'information structure sur le web smantique. Ceci permettrait de transformer le Web en une norme base de donnes, dont la capacit rpondre des requtes structurs dpasserait les possibilits de recherche par mot-cls actuelles. Dans ce contexte notre recherche s'articule au tour de: (Prof. E. Zimnyi) la gestion des ontologies, et en particulier sur la contextualisation, la modularisation, et la formalisation des aspects spatiaux et temporels dans les ontologies; (Prof. S. Vansummeren) la conception de languages de requtes pour le web smantique; (Prof. S. Vansummeren) le traitement efficace de ces requtes.

Bases de donnes scientifiques Prof. S. VansummerenLa diversit et les grands volumes de donnes traites aujourd'hui dans les sciences naturelles a conduit une prolifration de bases de donnes scientifiques hautement spcialises. Des exemples reprsentatifs dans le domaine de la biologie sont notamment27 FACULTE DES SCIENCES APPLIQUEES

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Genbank pour les gnes, Swissprot pour les protines, Go pour les descriptions fonctionnelles des protines (entre autres), et Pubmed pour les publications. Des nouveaux rsultats de recherche sont obtenus par (1) la copie et la modification de donnes provenant d'autres bases de donnes scientifiques, (2) l'ajout de donnes recueillies au moyen d'expriences, et (3) l'analyse de ces bases de donnes scientifiques nouvellement construites avec des techniques sophistiques. Une fois publis en ligne, les rsultats obtenus peuvent tre librement copis dans d'autres bases de donnes scientifiques, aprs quoi l'ensemble du processus se rpte. La gestion de ces bases de donnes scientifiques a certaines exigences particulires. Tout d'abord, il y a la ncessit vidente de localiser et interroger efficacement les donnes pertinentes dans les bases de donnes disponibles. En outre, pour assurer la qualit et l'exactitude des donnes stockes, il est indispensable d'enregistrer les informations de provenance. Cette information dcrit, par exemple, d'o une donne a t copi, comment elle a t modifie, ou par quels analyses et programmes elle a t gnre. Pour viter que des donnes incorrectes soient copies, il y a aussi un besoin de mthodes automatiques pour dtecter et, si possible, corriger des incohrences. En effet, il a t estim que entre un et cinq pourcent des donnes stockes dans une base de donnes d'entreprise classique ne sont pas correctes. La mme analyse s'applique aux bases de donnes scientifiques. Dans ce contexte, notre recherche se concentre sur des modles appropris pour la dfinition et le suivi automatiquement de la provenance, ainsi que sur les techniques d'amlioration de la qualit des donnes.

techniques darbre de dcision, les techniques lazy, les techniques floues. Les applications de ce genre de mthode sont multiples et trs sollicites par les entreprises. Par exemple, elles permettent dautomatiquement catgoriser des clients en fonction de leur comportement dacheteur, elles permettent de mieux cibler de nouveaux clients potentiels, elles permettent de diagnostiquer automatiquement certaines maladies sur base dun relev de symptmes, elles permettent de prvoir lvolution de demande nergtique ou lvolution des cours daction.

Technologies OO Prof. H. BersiniDans