Informations générales pour toutes les thèses :

1. Rémunération :
Tout étudiant de thèse à MINES ParisTech est salarié, le montant du salaire étant d’environ 1500 euros net par mois.

2. Lieu :

Centre de recherche en informatique - CRI
MINES ParisTech
35 rue Saint-Honoré
77305 Fontainebleau Cedex

Un bus privé gratuit est disponible quotidiennement depuis Paris, sauf durant les vacances scolaires, pendant lesquelles les transports en commun RATP doivent être utilisés.


Offres de thèse :

  1. Comparaison entre domaines numériques abstraits
  2. Compilation pour les systèmes multimédia embarqués
  3. Optimisation de l'évaluation d'expressions généralisées
  4. Optimisation énergétique d'applications informatiques

  5. Analyse formelle et implantation informatique du langage Faust
  6. Conception et développement d’applications musicales innovantes pour les nouvelles technologies multimédia
  7. Langages de spécification d'interfaces utilisateur fondées sur le mouvement : application à la musicothérapie pour personnes à capacités réduites


Description :


Thèse 1 « Comparaison entre domaines numériques abstraits » :

Compilers and static program analyzers rely on some kind of abstract interpretation to gather information about the values of variables and then to optimize the generated code or to prove some code property. A classical optimization is constant propagation. A useful property is array access legality: a reference to an array should be within its bounds or a buffer overflow may happen.

How accurate should the underlying abstract domain be? The more accurate it is, the slower the abstract interpretation is. What is or are the best trade-offs?

To address this question, a generic abstract domain interface was developped and implemented for a few abstract domains such as polyhedra and octagons and intervals within the APRON project, but more implementations and more abstract domains such as Presburger formulae should be taken into consideration. The numerical robustness of the implementations, already addressed by Duong Nguyen in his PhD, should be checked and improved as exceptions not caught or not handled properly lead to wrong or imprecise results. Furthermore, speed and accuracy improvements for polyhderon operators would be welcome.

Our static program analyzer PIPS was designed before the APRON interface and no experiments can be carried out before it is updated to use it. This done, the PhD candidate is expected to define and carry out an experiment plan aiming at exploring different trade-offs for different needs. He/she is also expected to suggest improvements in exception handling and in execution time, based on experimental results.

Contact : François irigoin (email : francois.irigoin--at--mines-paristech.fr)

Thèse 2 « Compilation pour les systèmes multimédia embarqués » :

Embedded real-time multimedia systems require up to a teraoperation per second, with a limited power budget. Low frequency multiprocessor systems-on-a-chip (MSoC) are used to provide exactly the required processing power at the lowest possible electrical power and energy.

Such chips contains several processing units and they are extremely difficult to program. At the lowest level, assembly languages are used because no compiler is developped and/or because no compiler could generate efficient code for complex SIMD units. At the middle level, communications and buffer allocations must be dealt with. At the highest level, the chip and its resources must be controlled globally.

To reduce the development time and cost, development environments are used to allocate resources to computational tasks, to allocate buffers and to generate communications between the tasks. However, this is only possible for limited parts of the application. The purpose of this work is to pre-process the C code of an application and to extract all parts and information that can be dealt with by such an environment.

Within the framework of the ASTAR project, the candidate will study a few industrial applications provided by French companies and extend as needed the analyses implemented in PIPS, our program analysis framework. Information about access patterns to data and about computational intensity/loads is of primary importance to characterize with code parts can be successfully processed by hardware accelerators.

This work requires cooperation with several industrial and academic partners.

Contact : François irigoin (email : francois.irigoin--at--mines-paristech.fr )

Thèse 3 « Optimisation de l'évaluation d'expressions généralisées » :

A compiler can evaluate expressions in many different ways, depending on the number of registers and of arithmetic and logical units available. More and more registers and units are integrated on a chip. More complex unit can also perform several operations as a unique compound expression, e.g. multiply-add, complex multiply, etc.
To increase potential gains, expressions are transformed by using forward substitution, invariant expression detection, etc.

The goal of this work is to extend previous techniques applied to arithmetic and logical expressions to general expressions, dealing with any kind of objects, starting with images. It is assumed that an image processing accelerator is available together with its API.
The accelerator can be seen as a set of very long pipelines. Each pipeline stage can be programmed to perform one elementary image processing step, but each pipeline can only read one pixel per cycle and write one pixel per cycle.

Another hardware target is a SIMD accelerator which processes intermediate small images, and can combine several processings stages together.

This work will be performed in close cooperation with CMM (Centre de Morphologie Mathematique) who is in charge of the image processing accelerator and of its future version(s). The compiler optimizations will be implemented within the PIPS framework of CRI. Hopefully, this work will be part of a research project with several industrial partners (FREIA).

Contact : Fabien Coelho (email : fabien.coelho--at--mines-paristech.fr)

Thèse 4 « Optimisation énergétique d'applications informatiques » :

Sujet de thèse, financement CIFRE auprès de SAGEM.

Le domaine de l'informatique embarquée (ordinateurs portables, téléphones intelligents ou non, véhicules électriques, objets divers...) est très sensible à la consommation énergétique, en particulier quand la source d'énergie est limitée. D'un autre côté, certaines applications ont des contraintes de temps-réel qui imposent des performances minimales pour que l'application soit utile.

De nombreux facteurs influent sur cette consommation pour un système particulier, comme la technologie du matériel lui-même, la fréquence de fonctionnement qui peut être ajustée, la possibilité de désactiver certains composants inutilisés. La manière dont l'application elle-même fonctionne, en particulier son traffic mémoire, mais aussi les instructions assembleur particulières sélectionnées, ont aussi une influence sur la consommation.

L'objectif est de développer des analyses automatiques ou des instrumentations pour évaluer la consommation énergétique d'applications informatiques fonctionnant sur des matériels particuliers (processeurs multicœur, GPGPU, accélérateurs spécialisés, SoC, processeurs embarqués type ARM Cortex-A9), puis de proposer des transformations de programme et éventuellement un environnement d'exécution associé afin de réduire cette consommation pour des classes d'applications et de matériel.

Contacts : Envoyez votre CV et une lettre de motivation à :
- Fabien Coelho (email : fabien.coelho--at--mines-paristech.fr)
- François Irigoin (email : francois.irigoin--at--mines-paristech.fr).

Lieux : La thèse aura lieu entre le Centre de Recherche en Informatique, Département Mathématiques & Systèmes, MINES ParisTech, et SAGEM, via un CIFRE.

Thèse 5 « Analyse formelle et implantation informatique du langage Faust » : annonce5

Le langage Faust (Functional Audio Stream), développé au Centre national de création musicale Grame de Lyon, permet la définition informatique de processus de traitement du signal synchrones ; le paradigme de programmation adopté par Faust est fonctionnel strict. Ce langage, diffusé internationalement, est utilisé dans de nombreuses applications, allant de la conception de filtres audio avancés à la mise en place informatique d’œuvres de musique contemporaine.

Une première analyse formelle du noyau du langage Faust a été effectuée au Centre de recherche en informatique de MINES ParisTech dans le cadre du projet ANR Astrée. Cette analyse visait aussi bien la mise en place d’une sémantique précise des constructions de base du langage que la mise en évidence de ses propriétés sémantiques (typage, synchronicité).

Le but du travail de recherche proposé peut consister :

  • à étendre les définitions formelles existantes du noyau de Faust à l’ensemble du langage
  • à étendre et généraliser les théorèmes existants concernant les propriétés mathématiques de Faust
  • à implanter dans le compilateur Faust les analyses précédemment mises à jour, afin de permettre, à terme, d’aboutir à des implantations encore plus efficaces (séquentielles, parallèles) des programmes Faust

Compétences : Une bonne connaissance des fondements théoriques et mathématiques des langages de programmation, en particulier fonctionnels, et des méthodes de compilation avancées est demandée. Il serait également préférable que le candidat ait une appétence pour le monde de la musique et de son traitement informatique temps-réel. Une pratique de la programmation orientée-objet/C++ serait un atout.

Contact : Pierre Jouvelot (email : pierre.jouvelot--at--mines-paristech.fr)
Envoyez votre CV, une lettre de motivation, vos notes et classement de Master Recherche (ou équivalent) ainsi qu’une lettre de recommandation d’un enseignant à l’adresse postale du centre ou par mail à Pierre Jouvelot.

Thèse 6 « Conception et développement d’applications musicales innovantes pour les nouvelles technologies multimédia » : annonce5

Une activité de recherche avancée soutenue par le Centre de recherche en informatique (CRI) de MINES ParisTech depuis plusieurs années consiste à concevoir et développer des applications innovantes pour les nouvelles technologies multimédia, tout particulièrement dans le domaine de la musique.
Ces recherches sont toujours menées en partenariat avec des acteurs experts des domaines applicatifs, et doivent conduire à des tests de validation des prototypes développés au cours de la recherche. A titre illustratif, les champs abordés jusqu’ici vont de l’éducation (enseignement de la théorie musicale) à la pratique instrumentale (introduction à l’improvisation jazz) ou à la musicothérapie (accompagnement du traitement des troubles du comportement ou de la maladie d’Alzheimer).

Ces développements liant musique et application technologique s’appuient sur des fondements à la fois théoriques et techniques. Les notions conceptuelles mobilisées ont pu aller, dans le passé, des théories de la motivation à l’application de cadres d’analyse métapsychologique. De leurs cotés, les technologies informatiques mises en œuvre pour ces applications ont pu être des outils logiciels en ligne (applets Java) ou des technologies du jeu vidéo (Wiimote, moteurs de jeu) ; le CRI est d’ailleurs pionnier en France dans le domaine des Serious Games, jeux vidéos aux visées non seulement ludiques mais aussi pratiques.

Le but du travail de recherche proposé consiste :

  • soit à poursuivre l’exploration des domaines d’applications déjà défrichés auparavant, en collaboration avec les partenaires existants ou en en mobilisant d’autres
  • soit à cibler un nouveau domaine d’applications prometteur, mêlant nouvelles technologies et musique, voire sons

Le travail de recherche demandé, interstitiel, devrait donc offrir des aspects à la fois théorique (défrichage d’un nouveau domaine ou appropriation d’un domaine existant, identification d’un cadre formel pertinent liant musique et application visée,...) et pratique (conception et développement d’un environnement informatique, tests de validation,…).

Compétences : Le candidat doit avoir une bonne connaissance des technologies informatiques multimédia, et une appétence certaine pour le monde de la musique ou du traitement du son. Une pratique du développement logiciel est un pré-requis, ainsi qu’un esprit curieux et attiré par le croisement des compétences. Au vu des développements récents, un intérêt pour les jeux vidéos est un atout.

Contact : Pierre Jouvelot (email : pierre.jouvelot--at--mines-paristech.fr)
Envoyez votre CV, une lettre de motivation, vos notes et classement de Master Recherche (ou équivalent) ainsi qu’une lettre de recommandation d’un enseignant à l’adresse postale du centre ou par mail à Pierre Jouvelot.

Thèse 7 « Langages de spécification d'interfaces utilisateur fondées sur le mouvement : application à la musicothérapie pour personnes à capacités réduites » : annonce5
Le Centre de recherche en informatique de MINES ParisTech développe depuis près de 15 ans des applications technologiques innovantes liées au monde musical (éducation, serious games, santé...). La musicothérapie s'est récemment avérée être un domaine riche de débouchés pour cette approche. Le logiciel MAWii, développé au CRI par Samuel Benveniste, utilise la technologie des jeux vidéo Wii de Nintendo pour offrir aux musicothérapeutes de nouvelles modalités d'interaction pour la synthèse musicale. Testé en collaboration avec des chercheurs de l'Institut de psychologie de l'Université Paris Descartes, MAWii est utilisé en milieu hospitalier avec des adolescents souffrant de troubles du comportement. 

Les manettes Wiimote pilotées par MAWii offrent de vastes possibilités de configuration et d'adaptation aux spécificités des pratiquants. L'objectif de la thèse proposée est de capitaliser sur cette malléabilité pour offrir des possibilités d'adaptation encore accrues des pratiques de la musicothérapie à destination de patients aux capacités physiques réduites (personnes handicapées moteur, seniors, blessés de la route...).
En particulier il pourra s'agir :
  • de définir des modalités d'interaction nouvelles spécifiques à diverses pathologies, voire propres à chaque patient ;
  • de concevoir un langage visuel et/ou textuel adapté (DSL) de spécification de mouvements, par exemple en s'inspirant de langages spécifiques existants (danse, voltige aérienne, langage pour déficients auditifs...), et d'en préciser la syntaxe et la sémantique ;
  • d'étudier les possibilités de "parsing" automatique de mouvements réels vers ce langage, afin de permettre un apprentissage efficace de diverses chorégraphies simples et de les lier à des productions sonores adéquates ;
  • d'intégrer ce langage dans un environnement logiciel construit autour de MAWii (éditeur de mouvements, configuration sonore, gestion des profils utilisateur...) ;
  • de vérifier auprès de praticiens que celui-ci permet, de manière aussi intuitive et rapide que possible, d'adapter l'environnement MAWii aux spécificités des patients à traiter ;
  • d'évaluer les gains thérapeutiques de ces innovations par rapport à une version standard de MAWii.

Compétences : Le candidat doit avoir une bonne connaissance des technologies informatiques multimédia, et une appétence certaine pour le monde de la musique, du traitement du son ou de la santé. Une pratique du développement logiciel est un pré-requis, ainsi qu’un esprit curieux et attiré par le croisement des compétences. Un intérêt pour les jeux vidéos est un atout.

Contact : Pierre Jouvelot (email : pierre.jouvelot--at--mines-paristech.fr)
Envoyez votre CV, une lettre de motivation, vos notes et classement de Master Recherche (ou équivalent) ainsi qu’une lettre de recommandation d’un enseignant à l’adresse postale du centre ou par mail à Pierre Jouvelot.