Stage de Fin d'Études - Développement d'Un Modèle IA de Substitution pour la Simulation Hydrodynamique des Rivières et des Estuaires H/F

Description de l'offre

La simulation précise des écoulements fluviaux et estuariens repose sur des modèles numériques hydrodynamiques. Ces outils exigent toutefois des temps de calcul conséquents dès lors qu'il faut tester de multiples configurations, formuler des prévisions rapides ou étudier des hypothèses d'aménagement et d'exploitation.

Pour pallier ces contraintes, l'intelligence artificielle permet de concevoir des modèles de substitution (surrogate models) capables de fournir certaines sorties en un temps considérablement réduit, qu'ils soient purement guidés par les données ou qu'ils intègrent des lois physiques.

L'accueil se fera au sein d'ArteLab Numérique, le pôle d'Hydraulique Numérique d'ARTELIA composé de 15 spécialistes et ingénieurs. Ce groupe conçoit et met en oeuvre des codes de calcul dédiés aux écoulements environnementaux et industriels à dominante hydraulique, intervenant de la création et du paramétrage des modèles jusqu'à l'exploitation et l'analyse physique des données.

Le stage a pour finalité de concevoir et d'analyser une méthode d'intelligence artificielle servant à estimer rapidement des grandeurs hydrodynamiques propres aux estuaires ou aux rivières, en se basant sur des données existantes ou des simulations.

Différents types de modèles pourront être mis en concurrence :

·  Un réseau de neurones uniquement axé sur les données, servant de référence.
·  Une solution de type PINN (Physics-Informed Neural Network) incorporant des conditions aux limites, des conditions initiales ou des équations physiques, selon ce que permettra le déroulement du stage.
·  Une modélisation hybride ou un substitut sous contraintes physiques, envisagé comme compromis si l'apprentissage ou la mise en place d'un PINN complet s'avère trop complexe ou coûteux.

Avec l'appui du tuteur, les tâches à accomplir comprennent :

·  Effectuer des recherches bibliographiques.
·  Définir et préparer un cas d'étude estuarien ou fluvial, en s'appuyant potentiellement sur un modèle TELEMAC déjà existant.
·  Rassembler et mettre en forme un jeu de données pour l'apprentissage et la validation.
·  Programmer une première version de référence basée exclusivement sur les données.
·  Étudier une solution hybride contrainte physiquement ou de type PINN afin d'inclure des principes physiques dans le processus d'apprentissage, selon l'avancement.
·  Évaluer les résultats sur les critères de temps de calcul, de précision et de robustesse.
·  Déterminer les contextes d'utilisation ainsi que les limites de la méthode.
·  Rédiger une synthèse de la démarche, des conclusions et des recommandations.

La formation requise correspond à une dernière année d'école d'ingénieurs ou à un Master 2 dans l'un des domaines suivants : mécanique des fluides, hydraulique, mathématiques appliquées, modélisation numérique ou sciences des données.

Compétences et connaissances souhaitées :

·  Bonnes connaissances en mécanique des fluides et hydraulique pour interpréter physiquement les données calculées.
·  Attrait pour la programmation scientifique, la modélisation numérique et l'analyse des données.
·  Maîtrise du langage Python et de son écosystème de librairies scientifiques.
·  Intérêt prononcé pour le machine learning, l'intelligence artificielle et plus particulièrement les réseaux de neurones.
·  Esprit d'équipe, curiosité prononcée et désir d'apprendre.
·  Curiosité pour les sujets liant physique, IA et numérique.
·  Sens critique face aux sorties des modélisations.
·  Aptitude à combiner autonomie dans le travail et échanges avec des experts techniques.
·  Rigueur appliquée à l'analyse et à la validation des informations.
·  Capacité à communiquer clairement sur les démarches scientifiques et leurs limites.

Ce stage comprend les éléments suivants :

·  Un suivi assuré par un tuteur au sein d'une équipe à taille humaine.
·  L'accompagnement par des experts du secteur sur des projets diversifiés de différentes échelles.
·  Un encadrement assuré par une équipe RH dédiée tout au long de la période.
·  Une opportunité pouvant servir de tremplin vers une carrière chez Artelia.