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Chercheur H/F: intelligence artificielle appliquée à capteurs à nanotubes de carbone pour la détection de contaminants de l'eau

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

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Informations générales

Référence : UMR7647-BERLEB-001
Lieu de travail : PALAISEAU
Date de publication : vendredi 30 novembre 2018
Type de contrat : CDD Scientifique
Durée du contrat : 12 mois
Date d'embauche prévue : 1 février 2019
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2600€ à 3600€ bruts mensuels selon expérience
Niveau d'études souhaité : Doctorat
Expérience souhaitée : Indifférent

Missions

ENJEU
Le poste postdoctoral proposé se déroulera au sein du projet français ANW 4Water «Pour le contrôle de la qualité de l'eau», dédié au développement de capteurs environnementaux pour l'aquaculture, et du projet euro-indien LOTUS, dédié à la “surveillance et gestion des ressources en eau des réseaux urbains et ruraux en Inde par technologies bas cout ».

L'Inde est confrontée à une crise de l'eau et de l'assainissement. Alors que 17% de la population mondiale réside en Inde, le pays ne représente que 4% des reserves mondiales en eau, ce qui crée un écart important entre la demande en eau et sa disponibilité. De plus, étant donné que 80% de l'eau du pays est utilisée pour l'irrigation, seule 20% est disponible pour l'eau potable et pour les autres besoins industriels. Seuls 32% des ménages ont accès à un point d'eau potable provenant d'une source d'eau traitée.
Les solutions numériques pour l'eau, c'est-à-dire l'intégration des TIC à la gestion de l'eau, ont le potentiel d'améliorer la qualité et la disponibilité de l'eau pour les municipalités et les consommateurs du monde entier. Le suivi de la qualité de l'eau, indispensable, est traditionnellement lent, coûteux et nécessite un personnel spécialisé.Grâce au TIC, il peut désormais être réalisé en temps réel sans aucune expertise. Dans ce contexte, les projets LOTUS et 4Water apportent précisément une nouvelle solution TIC aux défis de l'eau et de l'assainissement dans les zones rurales et urbaines.

SOLUTION
Notre solution, innovante, pour la detection des contaminants de l'eau repose sur un capteur chimique multiparamètre exploitant une matrice de chemistors à nanotubes de carbone. L'approche repose sur la fabrication de chemistors à sensibilités chimiques différenciées grâce à la fonctionnalisation des nanotubes de carbone. A ce jour ont été démontrées les sensibilités au pH, au chlore, au chlorure, à la dureté et aux nitrates. Les dispositifs sont développés à l'Ecole polytechnique, au sein de l'équipe NACRE (équipe de recherche commune entre l'Ecole polytechnique, le CNRS et l'IFSTTAR).

Chaque dispositif de la matrice de chemistors est constitué d'un réseau conducteur de nanotubes de carbone à multiparoi (MWCNT) directement depose sur silicium entre des électrodes interdigitées par impression jet d'encre. Les MWCNT sont fonctionnalisés par des polymères spécifiquement synthétisés pour leur capacité à 1) interagir de manière réversible et sélective avec certaines analytes cibles dans l'eau et 2) à interagir fortement avec le MWCNT. Lorsque le dispositif est exposé à une solution aqueuse contenant un mélange de différentes espèces chimiques, si les MWCNT ne sont pas fonctionnalisés, la plupart des espèces présentes dans l'eau peut interagir avec les dispositifs. Ainsi les dispositifs ne sont pas sélectifs par rapport aux contaminants cibles. Au contraire, en présence de MWCNT fonctionnalisés, les dispositifs répondent sélectivement à l'analyte cible grâce à la fonctionnalisation.

Activités

La caractérisation dans l'eau de tells matrices de capteurs, ainsi que leur déploiement dans des scénarios de test (tel que dans l'installation Sense-City - http://sense-city.ifsttar.fr/), génère une quantité énorme de données. Ces données contiennent une grande quantité d'information sur la sensibilité, la sélectivité et les caractéristiques de vieillissement des capteurs. On utilise notamment cette information pour déduire la sensibilité moyenne des capteurs à des analytes sélectionnés. Cette approche a déjà permis de prouver des résultats à l'état de l'art en termes de sensibilité de capteurs à nanotubes de carbone.
Cependant, on sait que les informations collectées ne sont exploitées que très partiellement, dans une approche statistique simple et peu automatisée. Or, il est assez bien connu que les algorithmes de langue électronique permettent d'exploiter bien plus finement les corrélations croisées entre capteurs (techniques telles que analyses en composantes principales et regression partielle aux moindres carrés, réseaux de neurones de différents types).
Pour notre application, ils pourraient permettre une augmentation drastique de la sensibilité et de la sélectivité du système et fournir des informations sur les facteurs perturbant les mesures (telles que le viellissement du capteur ou les sensibilités croisées à d'autres produits chimiques).
L'objectif du projet est d'évaluer les performances de telles méthodes, et plus généralement d'apprentissage automatique supervisé et non supervisé, appliquées à un réseau de capteurs à base de nanotubes de carbone pour la détection chimique dans l'eau.
Le projet comprend non seulement le développement et le test d'algorithmes de langue électronique, mais également des interactions approfondies avec le reste de l'équipe (chargé de la fabrication et de la caractérisation des dispositifs) en vue de l'élaboration de protocoles expérimentaux et de pratiques de gestion des données adaptées à l'utilisation d'algorithmes automatisés de traitement de données.

Compétences

Le candidat retenu aura une solide expérience en informatique, par exemple en analyse de données, en apprentissage automatique ou en intelligence artificielle.

Anglais courant (écrit et parlé), grande maîtrise de la rédaction technique et des présentations. Autonomie, esprit d'initiative, capacité de décision, créativité, travail d'équipe. Compétences en gestion de projet.

Contexte de travail

Le poste postdoctoral proposé se déroulera au sein du projet français ANW 4Water «Pour le contrôle de la qualité de l'eau», dédié au développement de capteurs environnementaux pour l'aquaculture, et du projet euro-indien LOTUS, dédié à la “surveillance et gestion des ressources en eau des réseaux urbains et ruraux en Inde par technologies bas cout ».

Poste situé en région parisienne: Ecole Polytechnique, Route de Saclay, 91128 Palaiseau, France.

Travail au sein de l'équipe de recherche NACRE (IFSTTAR, Ecole polytechnique, CNRS), au sein de la plateforme de recherche Platine (https://portail.polytechnique.edu/lms/fr/projet-platine) dans le laboratoire LPICM (https://portail.polytechnique.edu / lpicm / en)

L'équipe compte 3 chercheurs, 2 ingénieurs, 1 technicien, 8 à 10 jeunes chercheurs (stagiaires, doctorants, post-doctorants) et 2 projets de startups. L'une de ces startups (en création) se concentre notamment sur la commercialisation de nos capteurs pour la surveillance de l'eau.

Le chercheur sera en charge (en moyenne ½ journée par semaine, jusqu'à 1 jour par semaine) d'une partie de la gestion du projet LOTUS.

Informations complémentaires

Call SC5-12-2018
Project number: #820881
Type: RIA
Start Date: 1st February 2019, duration: 48 months
Total budget: 5.48 Mln. €
LOTUS is co-funded by the European Commission under the Horizon 2020 programme and by the Indian Government, Ministry of Science and Technology

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