Michel Salomon :"On the use of neural networks to solve problems"

Résumé :

Depuis l'introduction du perceptron à la fin des années 1950, les réseaux de neurones ont alterné des périodes d'avancée et de stagnation, devenant aujourd'hui l'approche de référence pour la résolution de très nombreux problèmes de classification ou de prédiction. L'algorithme de rétropropagation du gradient donna ainsi lieu à l'âge des réseaux de neurones multicouches. Plus récemment, il y a eu une renaissance avec l'avènement de la famille des réseaux de neurones profonds plus communément connue sous le terme de deep learning. Les travaux de recherche décrits dans ce manuscrit reflètent, d'une part ces évolutions architecturales et d'autre part la grande capacité des réseaux de neurones à résoudre des problèmes dans des domaines variés. Dans une première partie nous montrons qu'un perceptron multicouche est une architecture permettant de simuler le mouvement pulmonaire, en étant capable de prédire la trajectoire d'un ensemble de points caractéristiques, de remplacer un programme de calcul de la mécanique des fluides pour le contrôle actif de flux d'air, et enfin de construire des réseaux de neurones chaotiques. Dans la seconde partie, nous exploitons des réseaux de neurones convolutionnels (une architecture phare du deep learning) afin de détecter si une image embarque ou non un message caché, l'approche de stéganalyse obtenue était lors de sa publication la plus performante. Nous proposons ensuite un réseau complètement convolutionnel pour le débruitage d'images, à savoir un encodeur-décodeur capable de traiter plusieurs types de bruits. Pour finir, dans le cadre des travaux sur le paradigme du Reservoir Computing menés au sein de notre institut de recherche, nous étudions l'application des Echo State Networks, une architecture récurrente, sur un problème de reconnaissance de chiffres manuscrits (le problème benchmark du MNIST).

Composition du jury :

- Christophe Cerisara, rapporteur, Chargé de Recherche CNRS (HDR) au Loria;

- Christophe Garcia, rapporteur, Professeur à l'INSA de Lyon;

- David Elizondo, rapporteur, Professeur à la De Montfort University, Leicester;

- Stéphane Chrétien, examinateur, Senior research scientist au National Physical Laboratory, London;

- Sylvain Contassot-Vivier, examinateur, Professeur à l'Université de Lorraine;

- Raphaël Couturier, examinateur, Professeur à l'Université de Bourgogne Franche-Comté.

Localisation : Amphi 3 du Bâtiment D - Génie Civil de l'IUT Belfort-Montbéliard, 19 avenue du Maréchal Juin à Belfort.