Offre en lien avec l’Action/le Réseau : – — –/Doctorants

Laboratoire/Entreprise : GREYC ou LITIS
Durée : 6 mois
Contact : luc.brun@ensicaen.fr
Date limite de publication : 2024-05-05

Contexte :
L’apprentissage profond a révolutionné de nombreux domaines tels que l’analyse d’images ou le traitement automatique des langues. Pourtant, l’incapacité de ces systèmes à justifier leurs décisions est très vite apparue comme une limite forte.
Ce problème est d’autant plus saillant dans la prédiction de l’action thérapeutique d’une molécule où il n’est pas viable d’engager des moyens et du temps pour la synthèse / le test de molécules sur la simple base d’une prédiction par un réseau. Plus précisément, la capacité d’un réseau (en l’occurence sur graphe) à expliquer sa décision permet:

* de valider les prédictions avant d’engager des efforts et des moyens sur les synthèses d’une série moléculaire
* d’obtenir une intuition sur les propriétés physico-chimiques clés que doit posséder une molécule pour avoir une action biologique ciblée.

Le second point est également très intéressant car il ouvre des perspectives vers la conception de nouvelles molécules thérapeutiques.

Sujet :
Notre étude commencera par une étude des réseaux sur graphes (GNN) permettant de prédire les propriétés de nos jeu de données. L’étude sera ciblée sur la prédiction des interactions protéines/ligands à partir de plusieurs représentations de graphes moléculaires.

Si cette étape est validée, nous aborderons une comparaison des méthodes de la littérature permettant d’expliquer les résultats de ces GNNs. Les résultats produits (en termes d’explication) seront évalués en utilisant plusieurs critères tels que l’accuracy, l’aire sous la courbe, la fidélité, la parcimonie,…. Nous espérons identifier à partir de cette étude des sous structures pertinentes pour les propriétés à prédire.

Nous essaierons, dans un troisième temps, d’appliquer ces méthodes sur les graphes moléculaires squelettiques. Il s’agira de comparer sous l’angle de l’explicabilité les descriptions moléculaires “brutes” et celles produites en intégrant une expertise du domaine via le graphe pharmacophorique.

Ce sujet peut être considéré comme un formation pour une thèse de doctorat qui pourrait commencer à l’issue du stage.

Profil du candidat :
Nous recherchons des candidats de niveau Bac+5 avec de bonnes bases en apprentissage machine. Une capacité à travailler en équipe combinée à une curriosité pour les problèmes scientifiques et une certaine autonomies seraient des plus.

Formation et compétences requises :
Le candidat doit être inscrit en dernière année d’un Master ou d’un diplôme d’ingénieur dans un domaine lié à l’informatique ou aux mathématiques appliquées, et posséder de solides compétences en programmation.

Une expérience en informatique pour la Science des Données, apprentissage profond, notamment sur graphes ainsi que pytorch sera un plus.

Adresse d’emploi :
Le stage pourra se dérouler à Caen (au laboratoire GREYC) ou à Rouen (laboratoire LITIS).

Document attaché : 202401231248_theseCODAG.pdf

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Laboratoire/Entreprise : Institut FEMTO-ST
Durée : 6 mois.
Contact : zeina.almasry@femto-st.fr
Date limite de publication : 2024-05-05

Contexte :
Les réseaux de neurones (RN) sont largement utilisés dans plusieurs domaines. Toutefois, les résultats fournis par un algorithme basé sur les RN intègrent des incertitudes liées aux données et au modèle. Il est important de quantifier ces incertitudes, pour fournir une information supplémentaire afin d’assister la décision finale. Par exemple, en industrie lorsqu’une anomalie est détectée avec un faible niveau de confiance, une vérification supplémentaire à l’aide d’une autre source d’information est ajoutée (image, intervention humaine…) avant de planifier des actions de réparation. Un autre exemple en médical, la mesure de l’incertitude permet aux praticiens de prendre des décisions adaptées pour la prise en charge des patientes comme par exemple explorer d’autres tests. Plus généralement, une quantification fiable de l’incertitude de la prédiction permet de faire confiance ou non aux prévisions pour des entrées interpolant/extrapolant les situations vues dans l’ensemble d’entraînement. Plusieurs approches sont proposées pour la quantification d’incertitude, certaines sont dédiées aux RN.
Les réseaux de neurones bayésiens (RNB) fournissent un outil mathématique pour mesurer l’incertitude du modèle. L’idée est de remplacer les valeurs déterministes des paramètres du RN (poids et biais) par des distributions de probabilité avec un a priori gaussien, pour ensuite apprendre les paramètres de ces distributions. Une fois entraîné, les sorties du RN peuvent être évaluées plusieurs fois pour obtenir une distribution empirique des prédictions. Plusieurs méthodes ont été proposées pour les RNB basées, par exemple, sur l’approximation de Laplace ou des méthodes de Monte Carlo Hamiltonien. Dans le cadre de ce projet, l’objectif est de développer une méthode de quantification basée sur les RNB. La méthode sera appliquée pour un problème de classification et régression sur des données synthétiques.

Sujet :
Objectifs du stage :
— Etat de l’art sur les RNB.
— Développer un algorithme basé sur les RNB.
— Optimisation de l’architecture du réseau ainsi que les différents hyperparamètres.
— Appliquer l’algorithme pour la quantification l’incertitude pour la régression et la
classification et évaluation les performances.
— Comparer l’approche proposée avec d’autres techniques de la littérature dropout, ensemble learning.

Profil du candidat :
Master 2 ou en dernière année d’école d’ingénieur.

Formation et compétences requises :
mathématiques-appliquées, apprentissage profond, programmation Python.

Adresse d’emploi :
26 Rue de l’Épitaphe, 25000 Besançon.

Document attaché : 202401221232_sujet_stage.pdf

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Laboratoire/Entreprise : LITIS
Durée : 5/6 mois
Contact : Sebastien.Adam@univ-rouen.fr
Date limite de publication : 2024-05-05

Contexte :
Les réseaux de neurones sur graphe (GNN) sont un champs d’étude en plein essor ces dernières années. Les Message Passing Neural Network (MPNN) tels que Graph Convolutional Network (GCN) et Graph Isomorphism Network (GIN) sont les plus utilisés des GNNs du fait de leur complexité linéaire. Cependant, il a été démontré que l’expressivité de ces modèles était limitée. En effet, en terme de séparabilité, ils sont moins expressifs que le test de Wesfeiler-Lemahn et en terme de comptage de sous-structures, il ne peuvent pas compter les triangles dans un graphe

Sujet :
Durant ce stage, vous explorerez une nouvelle approche, décrite dans cite{piquenot2023iclr}, basée sur les Context Free Grammar (CFG). Les CFG sont composées de règles que l’on peut sélectionner pour construire des couches de GNN. Un exemple de couche de GNN produite à partir d’une grammaire basée sur la séparabilité est visible sur la Figure ref{fig:gram}. Ce stage s’inscrit dans une démarche de recherche de performance d’un GNN. Nous chercherons dans un premier temps à développer un code permettant de produire une couche de GNN à partir de règles dans une CFG que l’on pourra choisir. Ce code permettra à l’utilisateur de tester pour une tâche donnée la pertinence des règles de la CFG. Dans un second temps, le stagiaire pourra mesurer les performances de GNNs produits à partir de différents ensembles de règles sur des datasets usuels de la littérature.

Profil du candidat :
Etudiant en dernière année de Master ou d’école d’ingénieur, en mathématiques appliquées, science des données ou intelligence artificielle.

Formation et compétences requises :
Bonnes connaissances du Machine Learning
Bonnes compétences en Python et Pytorch

Adresse d’emploi :
Laboratoire LITIS, UFR Sciences et Techniques, Avenue de l’Université, 76800 Saint Etienne du Rouvray

Document attaché : 202401191526_stage_M2_G2N2.pdf

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Laboratoire/Entreprise : IRISA / LITIS
Durée : 5 mois
Contact : laetitia.chapel@irisa.fr
Date limite de publication : 2024-03-01

Contexte :
For a decision-making system trained on data to be reliable, it must possess the ability to adjust its decisions based on di erences between the distribution ptrain(Xtrain; Ytrain) of training samples and that of test samples ptest(Xtest; Ytest). In case of distribution shift, deep-based-approaches may be overcon dent and tend to treat the given inputs as one of the previously seen situations leading to mislabelling. This underscores the challenges in detecting out-of-distribution (OOD) samples, where the test point x0 is marginally sampled from ptest(x0) = ptrain(x0), or recognizing that point x0 belongs to an unseen class (involving a new type of object in the scenes for instance). Additionally, given the multimodal nature of inputs and variations in sensor availability, samples may not be embedded into the
same space, posing further challenges related to incomparable spaces. Our approach envisions employing optimal transport theory to develop algorithms addressing out-of-distribution detection, aiming for a
robust optimal transport framework. Optimal transport (OT) has become a potent tool for computing distances (a.k.a. Wasserstein or
earth mover’s distances) between data distributions, facilitated by new computational schemes that make transport computations tractable.

Sujet :
The primary goal of the internship is to investigate the behavior of optimal transport (OT) in scenarios where distributions are tainted by outliers or out-of-distribution (OOD) samples and to formulate a robust OT framework. Existing studies have utilized OT in such contexts, employing a straightforward rule that identifies points significantly distant from the other distribution as outliers. While approaches
like the regularization path or OT profiles have been effective in selecting optimal regularization parameters, particularly using techniques like the elbow rule, they may fall short when dealing with points
that are OOD but situated “between” the two distributions.
Conversely, Monge-Kantorovich (MK) quantiles and ranks present an alternative. This method replaces the traditional “left-to-right” ordering of samples with a “center-outward” approach applicable in Rd.

The internship’s specific objectives include: i) examining how the placement of outliers influences the OT solution, ii) developing a robust OT formulation with statistical guarantees, leveraging MK quantiles,
and iii) implementing the solution in the POT toolbox.
Furthermore, the internship will explore the integration of partial-OT-based loss in deep learning approaches as a means to evaluate the proposed methods. Ensuring scalability will be a crucial aspect
of the method’s development. Additionally, investigations into adapting the approach for incomparable spaces will be undertaken.

Profil du candidat :
Master student

Formation et compétences requises :
Applicants are expected to be graduated in applied mathematics/statistics and/or
machine learning and show an excellent academic profile. Beyond, good programming skills are expected.

Adresse d’emploi :
Depending on the candidate:
– LITIS in Rouen
– IRISA in Rennes

Document attaché : 202401180908_OT for OOD – madics.pdf

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Laboratoire/Entreprise : IRISA
Durée : 5 mois
Contact : laetitia.chapel@irisa.fr
Date limite de publication : 2024-03-01

Contexte :
AI methodologies typically depend on extensive datasets that may be tainted by noise, missing values, or can be collected in heterogeneous yet related environments. Data with missing values are ubiquitous in many applications; they can be due to equipment failure, incomplete information collection (e.g. clouds in the remote sensing case) or inadequate data entry for instance. Nevertheless, conventional
learning algorithms often assume that the data are complete and independent and identically distributed, that is to say they have been drawn randomly from a single distribution.
Data imputation aim at substituting missing data by plausible values, e.g. by filling them by the value of the nearest sample or by imputing with some relevant statistics. The imputation can have a high
impact on performances of the learning task at hand, leading to biased results or degraded performances. Most of the imputation methods rely on some (completely) missing at random assumption and with no pattern between the missingness of the data and any values. More challenging scenario deal with random block missing or blackout missing, in which blocks of information are missing and where the
structure of block-wise missing data should be further taken into consideration.

In practice, the data are often collected on different yet related domains, offering the potential to enhance the generalization capability of the learning algorithm. For instance, in Earth observation, and especially for land cover mapping applications, the differences in weather, soil conditions or farmer practices between study sites are known to induce temporal shifts that can be corrected to enhance task performance. For predicting crop yield, the variability under changing climates and severe weather events have to be taken into account when considering data from the past to predict the evolution of the yield.
Domain adaptation [6, 7] aims to transfer knowledge from one domain to another and has demonstrated significant enhancements in classification or clustering tasks when domain shifts are carefully managed.

Sujet :
The aim of the internship is to study the potential of data imputation method within the context of domain adaptation. Existing approaches mostly tackle missing values within an inferential framework, wherein they are replaced with values derived from dataset statistics, relying on robust parametric assumptions. However, when a shift exists between the datasets, this strategy becomes inadequate. Instead, we propose to address imputation and learning tasks concurrently, introducing the additional complexity that the data may originate from different domains.
The research directions will explore optimal transport-based solutions, known for their success in
imputing missing values and aligning distributions in a domain adaptation context, especially
when dealing with temporal data.

Profil du candidat :
Master student
== peut éventuellement être poursuivi par une thèse ==

Formation et compétences requises :
Applicants are expected to be graduated in mathematics/statistics and in computer science and/or machine learning and/or signal & image processing, and show an excellent academic profile.
Beyond, good programming skills are mandatory.

Adresse d’emploi :
Laboratoire IRISA, Rennes

Document attaché : 202401180900_Missing_data_and_DA___internship-2.pdf

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Laboratoire/Entreprise : Laboratoire ETIS UMR 8051
Durée : 6 mois
Contact : maria.malek@cyu.fr
Date limite de publication : 2024-03-01

Contexte :
Nous avons exploré dans des travaux récents portant sur l’analyse des médias sociaux, la combinaison des méthodes classiques d’exploration d’opinion avec celles de l’analyse des réseaux sociaux ainsi que leur impact sur la formation et la propagation d’opinion. Afin d’étudier l’impact des utilisateurs influents (nœuds influents), plusieurs facteurs d’influence extraits du réseau (graphe) ont été intégré dans le processus d’exploration d’opinions. Ces facteurs sont généralement calculés en utilisant différentes mesures de centralité comme le degré, la proximité, l’intermédiarité, la centralité PageRank, etc.

En intégrant une méthode d’explicabilité adéquate, nous souhaitons rendre plus compréhensible également les résultats concernant la polarité de l’opinion trouvée au niveau des utilisateurs et au niveau des groupes (communautés). De même, le modèle doit être capable d’expliquer les changements d’opinion détectés en prenant en compte les informations extraites du réseau de propagation et les séquences d’actions entreprises (par exemple : tweets, retweets, réponses) menant à ce changement.

Un modèle transparent basé sur l’apprentissage automatique pour la détection de la modification d’opinions au sein des réseaux égocentriques autour des influenceurs, a été proposé. Ainsi, des caractéristiques (attributs) de différentes natures (textuelle, contextuelle et topologique) qui expliquent la modification de l’opinion, ont pu être identifiées. Nous souhaitons généraliser cette approche afin de pouvoir proposer un cadre général de l’explicabilité pour l’analyse des opinions dans les médias sociaux.

Sujet :
Le but de stage est de proposer et d’intégrer une (ou plusieurs) méthode(s) d’explicabilité dans les algorithmes d’analyse d’opinions afin de produire des explications émergeantes qui combinent des informations nodales (comme le profil d’utilisateur et les données textuelles) et topologiques extraites de la structure du graphe de propagation des opinions.

L’objectif est d’étudier et de compare deux principales approches de l’explicabilité dans les réseaux complexes à travers l’exemple de l’étude de l’analyse d’opinions : la première consiste à l’utilisation des méthodes XAI lors de l’application des méthodes d’apprentissage automatique pour l’analyse des réseaux, comme par exemple, les méthodes de network embedding ainsi que les réseaux de neurones en graphes (Graph Neural networks), la deuxième approche consiste à définir des méthodes d’explicabilité propres au domaine de l’analyse des réseaux. Ces méthodes seront par nature spécifiques et en lien étroit avec les algorithmes d’analyse du graphe du terrain social utilisés lors de l’analyse d’opinions.

Profil du candidat :
Dernière année d’un Master ou d’un diplôme d’ingénieur dans un domaine en lien avec l’informatique ou les mathématiques appliquées.

Formation et compétences requises :
Connaissances en apprentissage automatique et compétences en Python. Une compétence en analyse des réseaux complexes sera appréciée.

Adresse d’emploi :
ETIS UMR8051, CY Université, ENSEA, CNRS
Site Saint Martin 1
2, avenue Adolphe Chauvin
95302 CERGY PONTOISE

Document attaché : 202401171405_Proposition_M2_ETIS_Explicabilité_AnalyseOpinions.pdf

Offre en lien avec l’Action/le Réseau : – — –/– — –

Laboratoire/Entreprise : LORIA
Durée : 6 mois
Contact : lydia.boudjeloud-assala@univ-lorraine.fr
Date limite de publication : 2024-04-15

Contexte :
L’identification de communautés sur les réseaux sociaux est généralement effectuée selon deux types d’approches. La première consiste en l’exploitation de la similarité entre les individus du réseau social considéré en fonction de leurs caractéristiques (âge, sexe, activité sur un service donné, appréciations musicales, etc.). La seconde consiste en l’exploitation du graphe des liens sociaux explicites entre les individus (amis sur Facebook, suivis/suiveurs sur Deezer, etc.) afin d’en extraire des cliques ou des quasi-cliques.

L’une des problématiques de ce domaine de recherche est l’évaluation de la pertinence des communautés extraites. Une solution répandue consiste à vérifier d’une part que les individus au sein de chaque groupe sont fortement similaires (haute similarité intra-cluster), et d’autre part que la similarité entre les individus de groupes différents est faible (faible similarité inter-cluster). Le problème de cette solution est qu’un score élevé calculé selon ce type de critères ne correspond pas forcément à des communautés pertinentes, et que des communautés extraites très différentes peuvent avoir des scores très proches.

Une manière possible d’amoindrir ce problème serait de croiser deux points de vue différents, chacun correspondant à l’un des deux types d’approches de clustering mentionnées ci-dessus. En effet, ces deux types d’approches utilisant des informations très différentes en entrée, leurs sorties sont souvent très différentes elles aussi. Or, la meilleure version de chacune de ces approches devrait en principe produire des communautés aussi proches des communautés réelles du réseau social considéré que possible, et leurs sorties respectives devraient elles aussi être aussi similaires que possible. La pertinence d’un algorithme correspondant à l’un de ces deux types d’approches pourrait ainsi être évaluée en fonction de la distance entre sa sortie et celle d’un algorithme de l’autre type. L’idée est donc de rechercher une stratégie de dialogue qui, étant donnés deux algorithmes des deux types (similarité et liens sociaux), permette à ces algorithmes de converger vers des sorties aussi similaires que possible.

Sujet :
Objectifs
Les objectifs de ce stage porteront ainsi sur la détermination de stratégies de dialogue entre les deux types d’algorithmes et sur la possibilité d’obtenir une convergence. Un bon point de départ est l’article de Forestier et al. (2010) sur la résolution itérative de conflits entre clusterings.

Nous fournirons au stagiaire une base de données issue du site senscritique, qui permet à ses utilisateurs de rédiger des critiques de films, de livres, de musique, etc., d’attribuer des notes et de suivre d’autres utilisateurs.

Dans un premier temps, le stagiaire devra se familiariser avec d’une part les algorithmes classiques de clustering (K-means, DBscan, etc.) et d’autre part les algorithmes d’extraction de quasi-cliques (Quick, alpha-bêta-cliques, etc.). Des bibliothèques implémentant ces algorithmes seront exploitées dans un second temps pour observer les différences entre les communautés produites en fonction du type d’algorithme et des paramètres choisis (nombre de clusters, densité des clusters, connectivité minimale du voisinage, etc.). Enfin, des stratégies itératives permettant de faire dialoguer les deux types d’approches seront proposées, implémentées et expérimentées.

https://homepages.loria.fr/gbonnin/internships/detection-of-communities-fr.html

Profil du candidat :
Master, école d’ingénieur

Formation et compétences requises :
Compétence en Informatique, Science de donnée, Machine Learning,

Adresse d’emploi :
LORIA Nancy

Document attaché : 202401161044_Nancy_MasterThesis_Description___Identification_de_communautés__Copy_.pdf