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Doctorant système de contrôle et aquisition des données de CTA (H/F)

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

Date Limite Candidature : mardi 31 mai 2022

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Informations générales

Référence : UMR5814-CORFEU-003
Lieu de travail : ANNECY LE VIEUX
Date de publication : mardi 10 mai 2022
Nom du responsable scientifique : Pierre Aubert
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Mission
L'expérience Cherenkov Telescope Array (CTA) deviendra, dans un futur proche, le plus grand observatoire d'astronomie gamma au monde.
À ce jour, un premier prototype de télescope de grande taille (Large Size Telescope, LST-1) est opérationnel sur le site de La Palma.
Un effort du LAPP, dans le cadre du système de contrôle et d'acquisition des données de CTA (Array Control And Data Acquisition system}, ACADA), a permis de développer et de fournir une analyse en temps réel, basée sur des algorithmes de reconstruction simples et robustes.
Celle-ci est en phase de déploiement sur le site de La Palma et traite les données du prototype LST-1 en utilisant seulement quelques cœurs de calcul.
Cet algorithme traitera, à terme, les données de $13$ à $19$ télescopes à La Palma, soit environ 17 Go/s et environ 27 Go/s sur le site du Chili.

Une des missions de l'analyse en temps réel de CTA consistera à envoyer des alertes aux autres observatoires d'astronomie multi-messagers.
Cette analyse devra composer avec les repointages très rapides des LST.
Elle devra également évaluer le plus vite possible si une alerte reçue d'un de ces observatoires doit être suivie et devra permettre d'ajuster le pointé des télescopes à la volée pour obtenir une détection de meilleure qualité.
Ces alertes concerneront principalement l'étude de phénomènes transitoires tels que les AGN variables ou les sursauts gamma (Gamma Ray Burst),
Phénomènes qui nécessitent une meilleure sensibilité à basse énergie ce qui permet une détection plus rapide.
Une méthode de reconstruction, basée sur la comparaison d'images, provenant des télescopes, à des modèles préalablement calculés, permet d'obtenir une bien meilleure sensibilité à basse énergie.
Malheureusement, les implémentations actuelles sont extrêmement lentes et ne permettent donc pas un traitement en temps réel des données acquises.
Activités
Nous proposons donc une thèse d'informatique dont le but est d'optimiser cette méthode de reconstruction afin de permettre son utilisation en tant qu'analyse en temps réel.
Dans un premier temps, l'étudiant en thèse optimisera l'algorithme classique à l'aide des méthodes du calcul haute performance et pourra tester son efficacité en profitant de la présence de LST-1 et de la construction future de LST-2, 3, 4 et également des futurs télescopes de moyenne taille (Medium Size Telescope, MST). Cette méthode sera aussi testée à l'aide de simulations.
Ensuite, des méthodes de comparaison plus efficaces, basées sur des algorithmes de calcul haute performance (tables de hashage, page rank, etc), seront développées et évaluées afin de permettre une analyse en temps réel sur le site complet. L'utilisation de GPU peut également être envisagée.

Compétences / qualifications demandées
Compétences générales :
• travail en équipe
• présentation de travaux dans des conférences internationales
Connaissance mathématiques :
• méthode de Krylov / méthode QR / page rank
• algorithme de Levenberg-Marquardt
Connaissances des architectures matériels :
• CPU (vectorisation, niveau de cache)
• GPU (architecture et modèles de programmation)
Langages de programmation :
• C++ (C++17)
• CUDA
• une connaissance de python 3 est un plus
Compilation/gestion de programmes :
• cmake 3
• make
• g++-9 ou plus récent
• git / gitlab
• une connaissance des dernières fonctionnalités de nvc++ est un plus

Contexte de travail

Contexte de travail

Le LAPP est un laboratoire de l'Institut de Physique Nucléaire et de Physique des Particules (IN2P3), institut du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) qui coordonne les programmes dans ces domaines. Le LAPP est une unité mixte de recherche (UMR 5814) du CNRS et de l'Université Savoie Mont-Blanc (USMB). Plus de 150 chercheurs, enseignants-chercheurs, ingénieurs, techniciens, administratifs, étudiants et visiteurs étrangers y travaillent. Les recherches menées au LAPP ont pour but l'étude de la physique des particules élémentaires et de leurs interactions fondamentales, ainsi qu'à explorer leurs liens avec les grandes structures de l'Univers. Le LAPP est impliqué dans les expériences du LHC (ATLAS, LHCb), celles des neutrinos (SuperNémo, STEREO, LBNO, ..), d'astrophysique (HESS, CTA) ou des ondes gravitationnelles (Virgo). La localisation du laboratoire à 50 kms du CERN, et la présence d'un laboratoire de physique théorique dans les mêmes locaux, en font un laboratoire très attractif pour tous les scientifiques de ce domaine de recherche. Le LAPP héberge également un mésocentre de calcul et de stockage de taille intermédiaire mais qui contribue de manière significative aux traitement de données des grandes expériences de physique telles ATLAS, LHCb ou CTA.

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