Janvier - Mars - Avril - Mai - Juin - Octobre - Novembre - Décembre


Janvier : Jeudi 12 janvier 2012 de 14h00-16h00

Thème « Contrôle et systèmes quantiques » :

1. Lieu :
Mines ParisTech, Bd Saint-Michel
salle  L-218.

2. Descriptif :

PREMIER EXPOSÉ: 14h00-15h00

Orateur : Igor Dotsenko (Laboratoire Kastler Brossel, ENS, igor.dotsenko@lkb.ens.fr)

Titre : Real-time quantum feedback prepares and stabilizes photon number states

Résumé: Feedback loops are central to most classical control procedures. A controller compares the signal measured by a sensor (system output) with the target value or set-point. It then adjusts an actuator (system input) to stabilize the signal around the target value. Generalizing this scheme to stabilize a micro-system’s quantum state relies on quantum feedback, which must overcome a fundamental difficulty: the sensor measurements cause a random back-action on the system. An optimal compromise uses weak measurements, providing partial information with minimal perturbation. The controller should include the effect of this perturbation in the computation of the actuator’s operation, which brings the incrementally perturbed state closer to the target. Although some aspects of this scenario have been experimentally demonstrated for the control of quantum or classical micro-system variables, continuous feedback loop operations that permanently stabilize quantum systems around a target state have not yet been realized. Here we have implemented such a real-time stabilizing quantum feedback scheme. It prepares on demand photon number states (Fock states) of a microwave field in a superconducting cavity, and subsequently reverses the effects of decoherence induced field quantum jumps. The sensor is a beam of atoms crossing the cavity, which repeatedly performs weak quantum nondemolition measurements of the photon number. The controller is implemented in a real-time computer commanding the actuator, which injects adjusted small classical fields into the cavity between measurements.The microwave field is a quantum oscillator usable as a quantum memory or as a quantum bus swapping information between atoms. Our experiment demonstrates that active control can generate non-classical states of this oscillator and combat their decoherence and is a significant step towards the implementation of complex quantum information operations.

DEUXIEME EXPOSÉ: 15h00-15h30

Orateur : Hadis Amini (CAS/INRIA, hadis.amini@mines-paristech.fr)

Titre : Feedback stabilization of discrete-time quantum systems

Résumé: This presentation is devoted to  the mathematical methods underlying the LKB quantum feedback experiment stabilizing photon-number states. This controlled system is governed by a discrete-time nonlinear Markov process. In open-loop, this Markov process admits  a set of martingales and  stationary pure states. These open-loop martingales are exploited  to  design  an adapted  Lyapunov feedback law that globally stabilizes the system towards a chosen target state among these  stationary pure states. Using a predictive quantum filter, the proposed feedback scheme is proved to be convergent  even in the presence of delays  and imperfect measurements.

TROISIEME EXPOSÉ: 15h30-16h

Orateur : Zaki Leghtas (INRIA/CAS, zaki.leghtas@inria.fr)

Titre : Stabilization by reservoir engineering of quantum systems: stabilizing entangled light with atoms

Résumé: Stabilization by reservoir engineering has the advantage, in comparison with feedback, to be fully insensitive to measurement errors and delays. We describe here a recent proposal where an entangled state of a microwave field in a superconducting cavity is stabilized. This is achieved by coupling the microwave field  to a stream of atoms. By carefully engineering this coupling, the microwave field state converges asymptotically towards  a  single predefined entangled state, whatever its initial condition is. The preparation and stabilization of such entangled states may have interesting applications to high precision metrology and quantum information processing.


Mars : Jeudi 8 mars 2012 de 14h00-16h00

Thème « Optimisation » :

1. Lieu :
Mines ParisTech, Bd Saint-Michel
salle  L-218.

2. Descriptif :

PREMIER EXPOSÉ: 14h00-15h00

Orateur : Ahmadou Thiam (CMA, ahmadou.thiam@mines-paristech.fr)

Titre : Optimisation face au risque marché: le cas d'un parc de cogénérations.

Abstract : A cogeneration system provides electrical (or mechanical) and thermal energy from the same primary energy source, and allows hence for considerable savings in fuel consumption compared to the separate production of electricity and heat. While its environmental interest is well documented, a cogeneration project represents a costlier upfront investment, making its economical viability less obvious. The economical value of a cogeneration may noticeably vary according to the operator’s profile and operating rule. While a financier would primarily focus on the spark spread arbitrage opportunities, an industrial producer, whom main objective is to fulfill his heat and electricity demands at the lowest cost, will be rather valuing the supply cost gains.

Due to the simultaneous production, the optimal costing problem can lead to an excess of the heat or power production, which the operator has to arbitrage. A common response consists in introducing a carbon price that penalizes heat losses, and allowing short electricity trades to the spot market in case of excess production. This leads indeed to a finer (often total) ordering of the admissible programs, but triggers two questions: (1) the choice of a economic carbon price that fairly reflects the actual operator’s behavior, and (2) the consistency of the agent’s optimal market strategy to his business; the more the strategy is market-driven, the more dynamic must be the market risks management.

We’ll develop a pricing model for a portfolio of cogeneration plants in presence of energy markets. The approach, a replication technique, will consist in the valuation of the optinial trading strategy that can be completely edged by the operation of the cogeneration plants. We’ll look thereby to capture the best value from the portfolio without taking any loss exposure from energy markets. This is especially relevant for industrials seeking to optimize their assets’value beyond simple traditional riskless strategies, while maintaining a consistent risk profile.

DEUXIEME EXPOSÉ: 15h00-16h00

Orateur : Paul Malisani (CAS, paul.malisani@mines-paristech.fr)

Titre : Construction de pénalisations intérieures pour des problèmes de commande optimale de systèmes non linéaires sous contraintes d'état et de commande.

Résumé: Dans le cadre de l'optimisation paramétrique les méthodes de points intérieurs sont très bien documentées et sont à la base d'algorithmes très performants. L'extension de ses méthodes à des problèmes de commande optimale n'est pas un problème simple. En effet, pour garantir la convergence de ce type de méthode il faut garantir que les solutions du problème pénalisé (résolu en relâchant les contraintes) satisfont strictement les contraintes. Dans la littérature existante l'intériorité des solution est toujours postulée comme une hypothèse. L'objectif de ses travaux est de donner des conditions sur les fonctions de pénalisation garantissant que la solution du problème pénalisé, résolu en relâchant l'ensemble des contraintes, respecte strictement les contraintes. Grâce à cette garantie d’intériorité, on peut montrer la convergence d'un algorithme basé sur les conditions classiques de stationnarité du calcul des variations.


Avril : Jeudi 12 avril 2012 de 14h00-15h00

Thème « Synthèse d'images » :

1. Lieu :
Mines ParisTech, Bd Saint-Michel
salle  L-218.

2. Descriptif :

UN SEUL EXPOSÉ: 14h00-15h00

Orateur : Patrick  Callet (CAOR et ECP, patrick.Callet@mines-paristech.fr)

Titre : Modélisation des propriétés optiques des matériaux pour un rendu physiquement réaliste en synthèse spectrale d'image.

Résumé: Nous décrirons, exemples à l'appui, un certain nombre de modèles d'interaction lumière-matière pertinents pour le rendu des métaux et alliages, des peintures opaques ou nacrées, des plastiques, des verres et des glaçures des céramiques.
Deux champs d'activités sont couplés : la biophotonique (description nano à macro) et les objets du patrimoine.
Pour télécharger le dernier film "Facsimilé" (26 min) :
http://fichiers.ecp.fr/get?k=vE9DR2n5eBExl8VohGA
réalisé par l'équipe interdisciplinaire (informatique, physique, chimie, histoire de l'art, musées et conservation, archéologie, vidéo, fonderie).

Autre annonce sur polychromie de la sculpture médiévale :
http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/doschim/divers/actu.htm


Mai : Jeudi 10 mai 2012 de 14h00-16h00

Thème « Gradient stochastique et traitement d'images multi-variées » :

1. Lieu :
Mines ParisTech, Bd Saint-Michel
salle  L-218.

2. Descriptif :

PREMIER EXPOSÉ: 14h00-15h00

Orateur : Silvère Bonnabel (CAOR, silvere.bonnabel@mines-paristech.fr)

Titre : Gradient stochastique sur les variétés riemanniennes: présentation de la méthode et applications.

Résumé : La méthode du gradient stochastique est une approche simple pour déterminer un minimum local d'une fonction dont les évaluations sont corrompues par du bruit. Principalement motivé par des applications en apprentissage, on présentera une procédure pour étendre la méthode au cas où la fonction de coût est définie sur une variété riemannienne. Comme dans le cas euclidien, l'algorithme converge vers un point critique de la fonction de coût sous des hypothèses raisonnables. La méthode trouve de nombreuses applications. Elles permet de retrouver certains algorithmes connus, ou de proposer de nouveaux algorithmes. Par exemple, elle s'avère utile pour l'apprentissage de matrices de Mahalanobis de rang faible.

DEUXIEME EXPOSÉ: 15h00-16h00

Speaker : Santiago Velasco-Forero (CMM, velasco@cmm.ensmp.fr)

Title : Random Projections: Anomaly Detection and Multivariate Mathematical Morphology.

Abstract : The use of multi/hyperspectral sensors for anomaly and target detection is an exciting area of research in Remote Sensing, Image Processing and Pattern Recognition. When the target is known, signature-based target detectors try to detect all pixels whose spectrum shows a high degree of correlation with the reference. In this talk, we are interested in anomaly detection, which can be viewed as a particular case of target detection in which no a priori information about the spectrum of the target of interest is provided. We explore the problem of anomaly detection based on one-dimensional projections. The main advantage of the proposed approach is that it does not require any covariance matrix estimation, allowing to compute spatial adaptive anomaly detection in small neighborhoods. Although this is contrary to common sense, theoretical results support the consistence of our approach when a large number of univariate random projections is considered. Additionally, we introduce the application of this detector as a useful unsupervised ordering for multivariate vectors. We begin by exploring the properties that an image requires to ensure that the ordering and the associated morphological operators can be interpreted in a similar way than in the case of grey scale images. This will lead us to the notion of background/foreground decomposition. Additionally, affine invariance, robustness properties and theoretical convergence to the Mahalanobis distance in the case of Elliptically Contoured Distributions are analyzed.


Juin : Jeudi 14 juin 2012 de 14h00-16h00

Thème « Apprentissage et contrôle » :

1. Lieu :
Mines ParisTech, Bd Saint-Michel
salle  L-218.

2. Descriptif :

PREMIER EXPOSÉ: 14h00-15h00

Speaker : Toby Hocking  (CBIO/INRIA, Toby.Hocking@inria.fr)

Title : Learning smoothing models of copy number profiles using
breakpoint annotations.

Abstract : Many models have been proposed to detect breakpoints in chromosomal copy number profiles, but it is not obvious to choose which is appropriate for a given data set, nor to choose the smoothing parameter which controls the number of breakpoints. However, model fits are often judged in practice by examining scatterplots of the data along with a smoothing line. In many cases, it is easy to visually determine if a model captures the real breakpoints in the data.
In this talk, I will make this intuition concrete by defining a smoothing model training and evaluation protocol that exploits breakpoint annotations, which encode an expert's visual interpretation of which regions contain breakpoints. I will show results on a new database of 575 neuroblastoma annotated copy number profiles, and
compare the breakpoint detection accuracy and run time of several popular segmentation models.

DEUXIEME EXPOSÉ: 15h00-16h00

Orateur : Stephane Dudret  (CAS/AirLiquide, stephane.dudret@airliquide.com)

Titre : Modèle non-linéaire de convection-diffusion pour la distillation de l’air.

Résumé : Le contrôle des colonnes de distillation pour la séparation des gaz de l’air est actuellement basé sur des modèles linéaires à retard du procédé, indépendants du point de fonctionnement. Une approche qui atteint ses limites alors que le régime dynamique représente une part de plus en plus importante du temps de fonctionnement de l’installation. Dans le prolongement des travaux de W. Marquardt (1986) notamment, nous développons un modèle de type convection-diffusion pour la distribution des concentrations dans la colonne de distillation, obtenu par réduction sur une variété centre d’un modèle local d’échange diphasique.  Un tel modèle permet de retrouver la dépendance entre les débits internes et les retards ou l’efficacité de la séparation. Sur une géométrie simplifiée de colonne, nous montrons la stabilité locale du système, et comment le modèle peut-être utilisé comme observateur des profils de concentrations moyennant une mesure au bord. Nous illustrons par un cas d’application réel le comportement dynamique du modèle, après une identification simplifiée de ses paramètres.


Octobre : Jeudi 18 octobre 2012 de 14h00-15h00

Thème « Contrôle, robotique et neuroscience » :

1. Lieu :
Mines ParisTech, Bd Saint-Michel
salle  L-213.

2. Descriptif :

UN SEUL EXPOSÉ: 14h00-15h00

Speaker : Jean-Jacques Slotine, MIT.

Title : What control and robotics may yet learn from the brain.

Abstract : Although neurons as computational elements are 7 orders of magnitude slower than their artificial counterparts, the primate brain grossly outperforms robotic algorithms in all but the most structured tasks. Parallelism alone is a poor explanation, and much recent functional modelling of the central nervous system focuses on its modular, heavily feedback-based computational architecture, the result of accumulation of subsystems throughout evolution.
We discuss the global functionality of this architecture using nonlinear contraction theory, a comparatively recent dynamics system analysis tool.
We then study synchronization as a model of computations at different scales in the brain, and derive a simple condition for a general dynamical system to globally converge to a regime where diverse groups of fully synchronized elements coexist.
We show how such "polyrhythms" can be transiently selected by a very small number of inputs or connections.
We also quantify the role of synchronization in protecting against noise. Applications to some classical questions in robotics and control are discussed.


Octobre : Jeudi 8 novembre 2012 de 14h00-15h00

Thème « Vision et traitement d'image » :

1. Lieu :
Mines ParisTech, Bd Saint-Michel
salle  L-218.

2. Descriptif :

UN SEUL EXPOSÉ: 14h00-15h00

Orateur : Sotiris Manitsaris (CAOR,sotiris.manitsaris@mines-paristech.fr).

Titre : Vision par ordinateur pour la reconnaissance des gestes techniques et artistiques.

Résumé : La vision par ordinateur est la seule technologie permettant la reconnaissance des gestes sans interférence entre l'homme et l'ordinateur. Deux différentes approches de reconnaissance des gestes basée sur la vision sont proposées: a) la reconnaissance statique qui s'applique à chaque image de la vidéo comparant les caractéristiques de l'image avec le modèle déterministe du geste et b) la reconnaissance dynamique qui présuppose la modélisation stochastique du geste et elle s'applique à un ensemble de séquences d'images. Le présent exposé propose également des applications artistiques, telles que la reconnaissance des gestes musicaux des doigts, ainsi que des applications industrielles, telles que la reconnaissance du geste technique de l'opérateur travaillant à côté d'un robot collaboratif.


Décembre : Jeudi 13 décembre 2012 de 14h00-15h00

Thème « Traitement d'images tensorielles » :

1. Lieu :
Mines ParisTech, Bd Saint-Michel
salle  L-218.

2. Descriptif :

UN SEUL EXPOSÉ: 14h00-15h00

Speaker : Jesus Angulo (CMM, jesus.angulo@mines-paristech.fr)

Title : Nonzero Quaternion Geometric Averaging and Local Supremum/Infimum: Application for Processing RGB-NIR and RGB-Depth Images

Abstract: In the first part of the talk, we consider two approaches of quaternion geometric weighting Lp averaging working on the Lie group of nonzero quaternions. The first formulation is based on computing the Euclidean weighted Lp center of mass in the tangent space of quaternions.
The second method consider gradient descent algorithms for Lp averaging by minimizing the powers of the sum of quaternion geodesic distances, which converges to the Fréchet-Karcher barycenter of quaternions for p=2 and to the Fermat-Weber point for p = 1. Besides giving explicit forms of these algorithms, their application for quaternion image processing is shown in the second part of the talk, by introducing the notion of quaternion bilateral filtering. The performance of this approach of locally adaptive (spatially-variant) nonlinear filtering is illustrated using RGB color images, but also using RGB-NIR images and RGB-Depth ones where the image quaternion representation is natural.
The third part of the talk deals with the extension of mathematical morphology operators to quaternion images. The lack of natural ordering in non-Euclidean spaces present an inherent problem when defining morphological operators extended to quaternion-valued images. We analyze how a robust estimate of the center of mass can be used to obtain a notion of quaternion local origin which can be used to compute rank based operators in the quaternion tangent space. Hence, the notions of local supremum and infimum are introduced, which allow to define the quaternion dilation and erosion, and other derived morphological operators. The practical interest of these morphological operators is also illustrated using four components images such as RGB-NIR images and RGB-Depth images.