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1. A nonlinear semantic-preserving projection approach to visualize multivariate periodical time series

Author: Pierre Blanchart, Marine Depecker, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST)
Subjects: Multivariate statistics, Computer Networks and Communications, Computer science, 02 engineering and technology, computer.software_genre, pseudoperiodical time series, 01 natural sciences, nonlinear dimensionality reduction (DR), 010104 statistics & probability, statistical analysis, Artificial Intelligence, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, 0101 mathematics, Time series, Dynamical system (definition), Projection (set theory), Data mining, business.industry, Nonlinear dimensionality reduction, Pattern recognition, Computer Science Applications, monitoring, high-dimensional, [INFO.INFO-IR]Computer Science [cs]/Information Retrieval [cs.IR], visual analytics, 020201 artificial intelligence & image processing, Artificial intelligence, information visualization, deviant behaviors identification, business, computer, Software, data processing, [MATH.MATH-NA]Mathematics [math]/Numerical Analysis [math.NA]
Abstract: A major drawback of nonlinear dimensionality reduction (DR) techniques is their inability to preserve some authentic information from the source domain, leading to projections that are often hard to interpret when it comes to observing anything other than the topological structure of the data. In this paper, we propose a nonlinear DR approach enforcing projection constraints resulting from an a priori knowledge about the structure of the data in multivariate periodical time series. We then propose several ways of exploiting this constrained projection to extract user-relevant information, such as the nominal behavior of a periodical dynamical system or the deviant behaviors which may occur at different time scales. The techniques are demonstrated on both a synthetic dataset composed of simulated multivariate data exhibiting a periodical behavior, and a real dataset corresponding to six months of sensor data acquisitions and recordings inside experimental buildings. 1 We would like to thank the Institut National de l'Energie Solaire (INES) and the CEA, LITEN, Laboratoire Energetique du Bâtiment for providing the data.
Published: 2023
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2. A fuzzy expert system architecture for data and event stream processing

Author: Laurence Boudet, Jean-Philippe Poli, Intelligence Artificielle et Apprentissage Automatique (LI3A), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST)
Subjects: Logic, Computer science, Complex event processing, Cloud computing, 02 engineering and technology, computer.software_genre, [INFO.INFO-AI]Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI], Artificial Intelligence, 020204 information systems, Machine learning, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Policies, data stream, business.industry, Data stream mining, [INFO.INFO-LO]Computer Science [cs]/Logic in Computer Science [cs.LO], Information technology, Legal expert system, Fuzzy expert system, Modular design, Data stream processing, Online learning, Event stream processing, Rule base representation, Graph (abstract data type), 020201 artificial intelligence & image processing, fuzzy logic, Data mining, business, computer
Abstract: International audience; The Internet of Things was born from the proliferation of connected objects and is known as the third era of information technology. It results in the availability of a huge amount of continuously acquired data which need to be processed to be more valuable. This leads to a real paradigm shift: instead of processing fixed data like classical databases or files, the new algorithms have to deal with data streams which bring their own set of requirements. Researchers address new challenges in the way of storing, querying and processing those data which are always in motion. In many decision making scenarios, fuzzy expert systems have been useful to deduce a more conceptual knowledge from data. With the emergence of the Internet of Things and the growing presence of cloud-based architectures, it is necessary to improve fuzzy expert systems to support higher level operators, large rule bases and an abundant flow of inputs. In this paper, we introduce a modular fuzzy expert system which takes data or event streams in input and which outputs decisions on the fly. Its architecture relies on both a graph-based representation of the rule base and the cooperation of four customizable modules. Stress tests regarding the number of rules have been carried out to characterize its efficiency.
Published: 2018
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3. Create, run, share, publish, and reference your LC–MS, FIA–MS, GC–MS, and NMR data analysis workflows with the Workflow4Metabolomics 3.0 Galaxy online infrastructure for metabolomics

Author: Cécile Canlet, Franck Giacomoni, Sophie Goulitquer, Jean-François Martin, Patrick Tardivel, Rémi Servien, Etienne A. Thévenot, Alexis Delabrière, Marie Tremblay-Franco, Yann Guitton, Mélanie Pétéra, Gildas Le Corguillé, Christophe Duperier, Pierrick Roger-Mele, Christophe Caron, Misharl Monsoor, Laboratoire d'étude des Résidus et Contaminants dans les Aliments (LABERCA), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Vétérinaire, Agroalimentaire et de l'alimentation Nantes-Atlantique (ONIRIS), Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique (GeM), Université de Nantes - Faculté des Sciences et des Techniques, Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ToxAlim (ToxAlim), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INPT - EI Purpan), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), ABiMS - Informatique et bioinformatique = Analysis and Bioinformatics for Marine Science (FR2424), Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Unité de Nutrition Humaine (UNH), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université d'Auvergne - Clermont-Ferrand I (UdA)-Clermont Université, Plateforme d'Exploration du Métbolisme, MetaboHUB, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Génétique, génomique fonctionnelle et biotechnologies (UMR 1078) (GGB), EFS-Université de Brest (UBO)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut Brestois Santé Agro Matière (IBSAM), Université de Brest (UBO), Laboratoire Universitaire de Biodiversité et Ecologie Microbienne (LUBEM), Ingenum, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), ANR-11-INBS-0013/11-INBS-0013,ReNaBi-IFB,Institut français de bioinformatique(2011), ANR-11-INBS-0010/11-INBS-0010,METABOHUB,Développement d’une infrastructure française distribuée pour la métabolomique dédiée à l’innovation(2011), ANR-10-BTBR-04-01/10-BTBR-0004,IDEALG,IDEALG(2010), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-École nationale vétérinaire, agroalimentaire et de l'alimentation Nantes-Atlantique (ONIRIS), Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), MetaToul AXIOM (E20), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INP - PURPAN), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-MetaboHUB-MetaToul, MetaboHUB-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-MetaboHUB-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), ABiMS - Informatique et bioinformatique = Analysis and Bioinformatics for Marine Science (ABIMS), Fédération de recherche de Roscoff (FR2424), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Plateforme Exploration du Métabolisme (PFEM), MetaboHUB-Clermont, MetaboHUB-MetaboHUB-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Clermont Auvergne (UCA), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020]), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT), Laboratoire Sciences des Données et de la Décision (LS2D), French Institute of Bioinformatics (IFB) ANR-11-INBS-0013, French Infrastructure for Metabolomics and Fluxomics (MetaboHUB) ANR-11-INBS-0010, IDEALG project ANR-10-BTBR-04, ANR-11-INBS-0013,IFB (ex Renabi-IFB),Institut français de bioinformatique(2011), ANR-11-INBS-0010,METABOHUB,Développement d'une infrastructure française distribuée pour la métabolomique dédiée à l'innovation(2011), ANR-10-BTBR-0004,IDEALG,Biotechnologies pour la valorisation des macroalgues(2010), Analyse de Xénobiotiques, Identification, Métabolisme (E20 Metatoul-AXIOM), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INPT - EI Purpan), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-MetaToul-MetaboHUB, Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Institut Brestois Santé Agro Matière (IBSAM), and Université de Brest (UBO)-Université de Brest (UBO)-EFS-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Subjects: MASS SPECTROMETRY, 0301 basic medicine, Web server, Magnetic Resonance Spectroscopy, Computer science, Data analysis, CHROMATOGRAPHY, spectrum analysis, Bioinformatics, computer.software_genre, Quantitative Biology - Quantitative Methods, Biochemistry, Workflow, 03 medical and health sciences, Annotation, Resource (project management), [SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], Digital Object Identifier, Animals, Humans, Metabolomics, [INFO.INFO-DL]Computer Science [cs]/Digital Libraries [cs.DL], Preprocessor, signal processing, Quantitative Methods (q-bio.QM), Electronic Data Processing, ADULT URINARY METABOLOME, IDENTIFICATION, BIOINFORMATICS, MASS-SPECTROMETRY, Cell Biology, COMPUTATIONAL METABOLOMICS, Data science, GENOME, Galaxy, Identification (information), 030104 developmental biology, FOS: Biological sciences, WEB SERVER, E-infrastructure, [INFO.INFO-BI]Computer Science [cs]/Bioinformatics [q-bio.QM], computer, Software, REPOSITORY, STANDARDS
Abstract: Metabolomics is a key approach in modern functional genomics and systems biology. Due to the complexity of metabolomics data, the variety of experimental designs, and the variety of existing bioinformatics tools, providing experimenters with a simple and efficient resource to conduct comprehensive and rigorous analysis of their data is of utmost importance. In 2014, we launched the Workflow4Metabolomics (W4M, http://workflow4metabolomics.org) online infrastructure for metabolomics built on the Galaxy environment, which offers user-friendly features to build and run data analysis workflows including preprocessing, statistical analysis, and annotation steps. Here we present the new W4M 3.0 release, which contains twice as many tools as the first version, and provides two features which are, to our knowledge, unique among online resources. First, data from the four major metabolomics technologies (i.e., LC-MS, FIA-MS, GC-MS, and NMR) can be analyzed on a single platform. By using three studies in human physiology, alga evolution, and animal toxicology, we demonstrate how the 40 available tools can be easily combined to address biological issues. Second, the full analysis (including the workflow, the parameter values, the input data and output results) can be referenced with a permanent digital object identifier (DOI). Publication of data analyses is of major importance for robust and reproducible science. Furthermore, the publicly shared workflows are of high-value for e-learning and training. The Workflow4Metabolomics 3.0 e-infrastructure thus not only offers a unique online environment for analysis of data from the main metabolomics technologies, but it is also the first reference repository for metabolomics workflows., The International Journal of Biochemistry \& Cell Biology, Elsevier, 2017
Published: 2017
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4. proFIA: a data preprocessing workflow for flow injection analysis coupled to high-resolution mass spectrometry

Author: Christophe Junot, Alexis Delabrière, Benoit Colsch, Etienne A. Thévenot, François Fenaille, Ulli Martin Hohenester, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire d'Etude du Métabolisme des Médicaments (LEMM), Service de Pharmacologie et Immunoanalyse (SPI), Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), ANR-11-INBS-0010,METABOHUB,Développement d'une infrastructure française distribuée pour la métabolomique dédiée à l'innovation(2011), Laboratoire Outils d'Analyse des Données (LOAD), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))
Subjects: 0301 basic medicine, ELECTROSPRAY-IONIZATION, Quantitative Biology - Quantitative Methods, Biochemistry, Workflow, Bioconductor, Software, IMPUTATION, Preprocessor, Imputation (statistics), Quantitative Methods (q-bio.QM), ADULT URINARY METABOLOME, Computer Science Applications, Computational Mathematics, Computational Theory and Mathematics, Feature (computer vision), Flow Injection Analysis, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, Signal processing, Statistics and Probability, Bioinformatics, Mass spectrometry MS, CHROMATOGRAPHY, BIOLOGY, spectrum analysis, HIGH-THROUGHPUT, CLASSIFICATION, modelling, 03 medical and health sciences, ELECTROSPRAY IONIZATION, [SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], Metabolomics, Molecular Biology, Mass spectrometry, IDENTIFICATION, business.industry, Pattern recognition, LC-MS, Data set, 030104 developmental biology, FOS: Biological sciences, Table (database), Mathematical modeling, Data pre-processing, Artificial intelligence, [INFO.INFO-BI]Computer Science [cs]/Bioinformatics [q-bio.QM], Signal processing algorithms, business, MATRIX
Abstract: Motivation: Flow Injection Analysis coupled to High-Resolution Mass Spectrometry (FIA-HRMS) is a promising approach for high-throughput metabolomics. FIA-HRMS data, however, cannot be preprocessed with current software tools which rely on liquid chromatography separation, or handle low resolution data only. Results: We thus developed the proFIA package, which implements a suite of innovative algorithms to preprocess FIA-HRMS raw files, and generates the table of peak intensities. The workflow consists of 3 steps: i) noise estimation, peak detection and quantification, ii) peak grouping across samples, and iii) missing value imputation. In addition, we have implemented a new indicator to quantify the potential alteration of the feature peak shape due to matrix effect. The preprocessing is fast (less than 15 s per file), and the value of the main parameters (ppm and dmz) can be easily inferred from the mass resolution of the instrument. Application to two metabolomics datasets (including spiked serum samples) showed high precision (96%) and recall (98%) compared with manual integration. These results demonstrate that proFIA achieves very efficient and robust detection and quantification of FIA-HRMS data, and opens new opportunities for high-throughput phenotyping. Availability: The proFIA software (as well as the plasFIA data set) is available as an R package on the Bioconductor repository (http://bioconductor.org/packages/proFIA), and as a Galaxy module on the Main Toolshed (https://toolshed.g2.bx.psu.edu/) and on the Workflow4Metabolomics online infrastructure (http://workflow4metabolomics.org). Contacts: alexis.delabriere@cea.fr and etienne.thevenot@cea.fr., Bioinformatics, Oxford University Press (OUP), 2017
Published: 2017
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5. Block-diagonal covariance estimation and application to the Shapley effects in sensitivity analysis

Author: Baptiste Broto, François Bachoc, Laura Clouvel, Jean-Marc Martinez, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Institut de Mathématiques de Toulouse UMR5219 (IMT), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département de Modélisation des Systèmes et Structures (DM2S), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-PRES Université de Toulouse-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UPS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), and CEA-Direction de l'Energie Nucléaire (CEA-DEN)
Subjects: Statistics and Probability, [MATH.MATH-ST]Mathematics [math]/Statistics [math.ST], Applied Mathematics, Modeling and Simulation, FOS: Mathematics, Discrete Mathematics and Combinatorics, Mathematics - Statistics Theory, Statistics Theory (math.ST), Statistics, Probability and Uncertainty
Abstract: In this paper, we aim to estimate block-diagonal covariance matrices for Gaussian data in high dimension and in fixed dimension. We first estimate the block-diagonal structure of the covariance matrix by theoretical and practical estimators which are consistent. We deduce that the suggested estimator of the covariance matrix in high dimension converges with the same rate than if the true decomposition was known. In fixed dimension , we prove that the suggested estimator is asymptotically efficient. Then, we focus on the estimation of sensitivity indices called "Shapley effects", in the high-dimensional Gaussian linear framework. From the estimated covariance matrix, we obtain an estimator of the Shapley effects with a relative error which goes to zero at the parametric rate up to a logarithm factor. Using the block-diagonal structure of the estimated covariance matrix, this estimator is still available for thousands inputs variables, as long as the maximal block is not too large.
Published: 2020

6. Gaussian Processes indexed on the symmetric group: prediction and learning

Author: Bachoc, François, Broto, Baptiste, Gamboa, Fabrice, Loubes, Jean-Michel, Méthodes d'Analyse Stochastique des Codes et Traitements Numériques (GdR MASCOT-NUM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Institut de Mathématiques de Toulouse UMR5219 (IMT), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-19-P3IA-0004,ANITI,Artificial and Natural Intelligence Toulouse Institute(2019), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-PRES Université de Toulouse-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UPS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Université Toulouse 1 Capitole (UT1)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UPS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-PRES Université de Toulouse-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: FOS: Computer and information sciences, Kernel Methods, Ranks, [STAT.ML]Statistics [stat]/Machine Learning [stat.ML], Statistics - Machine Learning, statistical ranking, Gaussian processes, Learning, Machine Learning (stat.ML)
Abstract: In the framework of the supervised learning of a real function defined on a space X , the so called Kriging method stands on a real Gaussian field defined on X. The Euclidean case is well known and has been widely studied. In this paper, we explore the less classical case where X is the non commutative finite group of permutations. In this setting, we propose and study an harmonic analysis of the covariance operators that enables to consider Gaussian processes models and forecasting issues. Our theory is motivated by statistical ranking problems.
Published: 2020

7. Fuzzy4U : un moteur d’adaptation en logique floue pour l’accessibilité des interfaces utilisateurs

Author: Giuffrida, Tanguy, Céret, Eric, Dupuy-Chessa, Sophie, Poli, Jean-Philippe, Laboratoire d'Informatique de Grenoble (LIG ), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Intelligence Artificielle et Apprentissage Automatique (LI3A), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))
Subjects: Fuzzy logic, Context of use, ACM: H.: Information Systems/H.5: INFORMATION INTERFACES AND PRESENTATION (e.g., HCI)/H.5.2: User Interfaces/H.5.2.4: Graphical user interfaces (GUI), Logique floue, User Interface adaptation, Contexte d'usage, Règles d'adaptation, [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC], Adaptation rules, Adaptation d'Interface Utilisateur, artificial intelligence, Accessibility, Accessibilité
Abstract: With the massive spread of Internet use, the accessibility of user interfaces (UI) is an ever more pressing need. Much work has been developed on this subject in order to define generic or situational accessibility recommendations and to propose tools for user interface adaptation. However, difficulties remain, particularly related to the complexity of possible contexts of use, such as the multiplicity of characteristics of the context of use, the imprecision of the values assigned to these characteristics and the combination of multiple adaptation rules. This article shows how a dynamic adaptation engine based on fuzzy logic can be used to implement accessibility recommendations. We show how this approach makes it possible to overcome these difficulties through fuzzy logic with the capacity to manage combinatorial rules, making it possible to take into account potentially complex contexts of use. This approach is illustrated with a concrete example., Avec la diffusion massive de l'utilisation d'Internet, l'accessibilité des interfaces est un besoin toujours plus prégnant. De nombreux travaux se sont penchés sur ce sujet afin de définir des recommandations d'accessibilité génériques ou situationnelles, et proposer des outils d'adaptation des interfaces utilisateurs. Cependant, des difficultés, notamment liées à la complexité des contextes d'usage possibles, demeurent tels que la multiplicité des caractéristiques du contexte d'usage, l'imprécision des valeurs attribuées à ces caractéristiques et la combinaison de multiples règles d'adaptation. Cet article montre comment un moteur d'adaptation dynamique basé sur la logique floue peut être utilisé pour implémenter les préconisations en accessibilité. Il montre comment cette approche permet de dépasser ces verrous grâce à la logique floue et sa gestion de la combinatoire des règles, permettant de prendre en compte un contexte d'usage potentiellement complexe que nous illustrons avec un exemple concret.
Published: 2019
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8. Bayesian Model for Multiple Change-Points Detection in Multivariate Time Series

Author: Cédric Gouy-Pailler, Sophie Achard, Florent Chatelain, Flore Harle, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, GIPSA - Signal et Automatique pour la surveillance, le diagnostic et la biomécanique (GIPSA-SAIGA), Département Automatique (GIPSA-DA), Grenoble Images Parole Signal Automatique (GIPSA-lab ), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Grenoble Images Parole Signal Automatique (GIPSA-lab ), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Département Images et Signal (GIPSA-DIS), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), GIPSA - Vision and Brain Signal Processing (GIPSA-VIBS), Département Images et Signal (GIPSA-DIS), ANR-11-LABX-0025,PERSYVAL-lab,Systemes et Algorithmes Pervasifs au confluent des mondes physique et numérique(2011), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))
Subjects: FOS: Computer and information sciences, Multivariate statistics, Computer science, Bayesian inference, Mathematics - Statistics Theory, Statistics Theory (math.ST), 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Rank statistics, Methodology (stat.ME), 010104 statistics & probability, symbols.namesake, Gibbs sampling, FOS: Mathematics, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, 0101 mathematics, Electrical and Electronic Engineering, Time series, Markov Chain Monte Carlo methods, Statistics - Methodology, Statistical hypothesis testing, [STAT.AP]Statistics [stat]/Applications [stat.AP], segmentation, Detector, Nonparametric statistics, Univariate, 020206 networking & telecommunications, Gaussian noise, Signal Processing, Outlier, symbols, p-values, [STAT.ME]Statistics [stat]/Methodology [stat.ME], [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, Algorithm
Abstract: This paper addresses the issue of detecting change-points in multivariate time series. The proposed approach differs from existing counterparts by making only weak assumptions on both the change-points structure across series, and the statistical signal distributions. Specifically change-points are not assumed to occur at simultaneous time instants across series, and no specific distribution is assumed on the individual signals. It relies on the combination of a local robust statistical test acting on individual time segments, with a global Bayesian framework able to optimize configurations from multiple local statistics (from segments of a unique time series or multiple time series). Using an extensive experimental set-up, our algorithm is shown to perform well on Gaussian data, with the same results in term of recall and precision as classical approaches, such as the fused lasso and the Bernoulli Gaussian model. Furthermore, it outperforms the reference models in the case of non normal data with outliers. The control of the False Discovery Rate by an acceptance level is confirmed. In the case of multivariate data, the probabilities that simultaneous change-points are shared by some specific time series are learned. We finally illustrate our algorithm with real datasets from energy monitoring and genomic. Segmentations are compared to state-of-the-art approaches based on fused lasso and group fused lasso., Comment: 29 pages, 27 figures
Published: 2016
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9. Application of non-negative matrix factorization to LC/MS data

Author: Jean-Luc Starck, Minale Ouethrani, Jeremy Rapin, Chistophe Junot, Anthony Larue, Antoine Souloumiac, Jérôme Bobin, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire d'Etude du Métabolisme des Médicaments (LEMM), Service de Pharmacologie et Immunoanalyse (SPI), Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Laboratoire Outils d'Analyse des Données (LOAD), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))
Subjects: MASS SPECTROMETRY, DECOMPOSITION, 0301 basic medicine, sparse coding, Computer science, spectrum analysis, 02 engineering and technology, METABOLOMICS, computer.software_genre, Multiplicative noise, Matrix decomposition, Non-negative matrix factorization, 03 medical and health sciences, non-negative matrix factorization (NMF), [STAT.ML]Statistics [stat]/Machine Learning [stat.ML], Liquid chromatography–mass spectrometry, SPARSE, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Source separation, Electrical and Electronic Engineering, multiplicative noise, business.industry, ALGORITHMS, sparsity, Liquid Chromatography-Mass Spectrometry (LC/MS), SOURCE SEPARATION, Pattern recognition, MASS-SPECTROMETRY, Orders of magnitude (voltage), Term (time), MODEL, Noise, 030104 developmental biology, RESOLUTION, Control and Systems Engineering, Signal Processing, Mass spectrum, PROTEOMICS, 020201 artificial intelligence & image processing, Computer Vision and Pattern Recognition, Artificial intelligence, Data mining, business, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, computer, [PHYS.PHYS.PHYS-DATA-AN]Physics [physics]/Physics [physics]/Data Analysis, Statistics and Probability [physics.data-an], [MATH.MATH-NA]Mathematics [math]/Numerical Analysis [math.NA], Software
Abstract: International audience; Liquid Chromatography-Mass Spectrometry (LC/MS) provides large datasets from which one needs to extract the relevant information. Since these data are made of non-negative mixtures of non-negative mass spectra, non-negative matrix factorization (NMF) is well suited for its processing, but it has barely been used in LC/MS. Also, these data are very difficult to deal with since they are usually contaminated with non-Gaussian noise and the intensities vary on several orders of magnitude. In this article, we show the feasibility of the NMF approach on these data. We also propose an adaptation of one of the algorithms aiming at specifically dealing with LC/MS data. We finally perform experiments and compare standard NMF algorithms on both simulated data and an annotated LC/MS dataset. This lets us evaluate the influence of the noise model and the data model on the recovery of the sources.
Published: 2016
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10. Deep online classification using pseudo-generative models

Author: Pierre Blanchart, Michel Crucianu, Marin Ferecatu, Andrey Besedin, CEDRIC. Données complexes, apprentissage et représentations (CEDRIC - VERTIGO), Centre d'études et de recherche en informatique et communications (CEDRIC), Ecole Nationale Supérieure d'Informatique pour l'Industrie et l'Entreprise (ENSIIE)-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Ecole Nationale Supérieure d'Informatique pour l'Industrie et l'Entreprise (ENSIIE)-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM), Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Ecole Nationale Supérieure d'Informatique pour l'Industrie et l'Entreprise (ENSIIE)-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM), HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-Ecole Nationale Supérieure d'Informatique pour l'Industrie et l'Entreprise (ENSIIE)-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM), HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM), Intelligence Artificielle et Apprentissage Automatique (LI3A), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))
Subjects: Deep learning Online learning Pseudo-generative models Stream learning, Computer science, media_common.quotation_subject, Pseudo-generative models, 02 engineering and technology, auxiliary loss function, Machine learning, computer.software_genre, multi-class synthetic dataset, [INFO.INFO-AI]Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI], Convergence (routing), 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Function (engineering), media_common, autoencoder, Forgetting, Stream learning, business.industry, Deep learning, Dynamic data, 020207 software engineering, artificial intelligence, Autoencoder, classification, Online learning, Signal Processing, Computer data storage, 020201 artificial intelligence & image processing, Computer Vision and Pattern Recognition, Artificial intelligence, business, computer, Software, MNIST database
Abstract: International audience; In this work we propose a new deep learning based approach for online classification on streams of high-dimensional data. While requiring very little historical data storage, our approach is able to alleviate catastrophic forgetting in the scenario of continual learning with no assumption on thestationarity of the data in the stream. To make up for the absence of historical data, we propose a new generative autoencoder endowed with an auxiliary loss function that ensures fast task-sensitive convergence. To evaluate our approach we perform experiments on two well-known image datasets, MNIST and LSUN, in a continuous streaming mode. We extend the experiments to a large multi-class synthetic dataset that allows to check the performance of our method in more challenging settings with up to 1000 distinct classes. Our approach is able to perform classification on dynamic data streams with an accuracy close to the results obtained in the offline classification setup where all the data are available for the full duration of training. In addition, we demonstrate the ability of our method to adapt to unseen data classes and new instances of already known data categories, while avoiding catastrophic forgetting of previously acquired knowledge.
Published: 2020
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11. Natural killer cell infiltration is discriminative for antibody-mediated rejection and predicts outcome after kidney transplantation

Author: Dirk Kuypers, Evelyne Lerut, Pierre Marquet, Henriette de Loor, Wilfried Gwinner, Marie Essig, Stéphane Gazut, Frans Schuit, Dany Anglicheau, Jasper Callemeyn, Carole Saison, Leentje Van Lommel, Saleh Yazdani, Olivier Thaunat, Max Wevers, Ben Sprangers, Lieven Thorrez, Alice Koenig, Maarten Naesens, Line Heylen, Laure-Hélène Noël, Department of Nephrology and Renal Transplantation, University Hospitals Leuven [Leuven]-Catholic University Leuven, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, University Hospitals Leuven [Leuven], Lymphocytes B effecteurs et à mémoire – Effector and memory B cells, Centre International de Recherche en Infectiologie - UMR (CIRI), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service de Transplantation, Néphrologie et Immunologie Clinique [Hôpital Edouard Herriot, HCL], Hôpital Edouard Herriot [CHU - HCL], Hospices Civils de Lyon (HCL)-Hospices Civils de Lyon (HCL), Institut Necker Enfants-Malades (INEM - UM 111 (UMR 8253 / U1151)), Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Gene Expression Unit, Catholic University of Leuven - Katholieke Universiteit Leuven (KU Leuven), Service de Néphrologie, Dialyse, Transplantations [CHU Limoges], CHU Limoges, Hannover Medical School [Hannover] (MHH), Département de Néphrologie [CHU Necker], CHU Necker - Enfants Malades [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP), Pharmacologie des Immunosuppresseurs et de la Transplantation (PIST), Université de Limoges (UNILIM)-CHU Limoges-Génomique, Environnement, Immunité, Santé, Thérapeutique (GEIST FR CNRS 3503)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), European Project: 305499,EC:FP7:HEALTH,FP7-HEALTH-2012-INNOVATION-1,BIOMARGIN(2013), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Centre International de Recherche en Infectiologie (CIRI), École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Hospices Civils de Lyon (HCL)-Hôpital Edouard Herriot [CHU - HCL], Hospices Civils de Lyon (HCL), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-CHU Necker - Enfants Malades [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP), École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ESSIG, Marie, and Biomarkers of renal graft injuries in kidney allograft recipients - BIOMARGIN - - EC:FP7:HEALTH2013-03-01 - 2017-02-28 - 305499 - VALID
Subjects: 0301 basic medicine, Graft Rejection, Male, Biopsy, Cell, 030232 urology & nephrology, Datasets as Topic, Kidney, Transcriptome, 0302 clinical medicine, Cytotoxic T cell, Kidney transplantation, Oligonucleotide Array Sequence Analysis, [SDV.BIBS] Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM], natural killer cells, Middle Aged, Allografts, Prognosis, [SDV.BIBS]Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM], 3. Good health, Killer Cells, Natural, medicine.anatomical_structure, Treatment Outcome, Nephrology, antibody-mediated rejection, [SDV.BBM.GTP] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], Female, Infiltration (medical), Adult, Cell type, kidney transplantation, survival, Antibodies, Natural killer cell, histology, 03 medical and health sciences, Young Adult, Immune system, Predictive Value of Tests, [SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], medicine, Humans, Aged, business.industry, Gene Expression Profiling, Computational Biology, kid- ney transplantation, medicine.disease, 030104 developmental biology, Case-Control Studies, Immunology, gene expression, Kidney Failure, Chronic, business, Biomarkers
Abstract: Despite partial elucidation of the pathophysiology of antibody-mediated rejection (ABMR) after kidney transplantation, it remains largely unclear which of the involved immune cell types determine disease activity and outcome. We used microarray transcriptomic data from a case-control study (n=95) to identify genes that are differentially expressed in ABMR. Given the co-occurrence of ABMR and T-cell-mediated rejection (TCMR), we built a bioinformatics pipeline to distinguish ABMR-specific mRNA markers. Differential expression of 503 unique genes was identified in ABMR, with significant enrichment of natural killer (NK) cell pathways. CIBERSORT (Cell type Identification By Estimating Relative Subsets Of known RNA Transcripts) deconvolution analysis was performed to elucidate the corresponding cell subtypes and showed increased NK cell infiltration in ABMR in comparison to TCMR and normal biopsies. Other leukocyte types (including monocytes/macrophages, CD4 and CD8 T cells, and dendritic cells) were increased in rejection, but could not discriminate ABMR from TCMR. Deconvolution-based estimation of NK cell infiltration was validated using computerized morphometry, and specifically associated with glomerulitis and peritubular capillaritis. In an external data set of kidney transplant biopsies, activated NK cell infiltration best predicted graft failure amongst all immune cell subtypes and even outperformed a histologic diagnosis of acute rejection. These data suggest that NK cells play a central role in the pathophysiology of ABMR and graft failure after kidney transplantation. ispartof: Kidney International vol:95 issue:1 pages:188-198 ispartof: location:United States status: published
Published: 2019
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12. Linear MALDI-ToF simultaneous spectrum deconvolution and baseline removal

Author: Picaud, Vincent, Giovannelli, Jean-Francois, Truntzer, Caroline, Charrier, Jean-Philippe, Giremus, Audrey, Grangeat, Pierre, Mercier, Catherine, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire de l'intégration, du matériau au système (IMS), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Plate-forme Protéomique CLIPP - Clinical and Innovation Proteomic Platform [Dijon] (CLIPP), Franche-Comté Électronique Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174) (FEMTO-ST), Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie Moléculaire de l'Université de Bourgogne [Dijon] (ICMUB), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Bourgogne (UB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Bourgogne (UB)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Biomérieux SA - R&D Proteom, bioMérieux SA, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-10-BLAN-0313,BHI-PRO,Inversion hiérarchique bayésienne dédiée à la spectrométrie de masse. Application à la découverte et la validation de nouveaux marqueurs protéiques.(2010), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Institut de Chimie Moléculaire de l'Université de Bourgogne [Dijon] (ICMUB), and Université de Bourgogne (UB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Bourgogne (UB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Mass spectrometry, Deconvolution, lcsh:Computer applications to medicine. Medical informatics, lcsh:Biology (General), [INFO.INFO-TS]Computer Science [cs]/Signal and Image Processing, Baseline, [CHIM.ANAL]Chemical Sciences/Analytical chemistry, Spectrometry, Mass, Matrix-Assisted Laser Desorption-Ionization, lcsh:R858-859.7, Peak picking, Artifacts, lcsh:QH301-705.5, [STAT.ME]Statistics [stat]/Methodology [stat.ME], Algorithms, [MATH.MATH-NA]Mathematics [math]/Numerical Analysis [math.NA], Research Article
Abstract: International audience; BackgroundThanks to a reasonable cost and simple sample preparation procedure, linear MALDI-ToF spectrometry is a growing technology for clinical microbiology. With appropriate spectrum databases, this technology can be used for early identification of pathogens in body fluids. However, due to the low resolution of linear MALDI-ToF instruments, robust and accurate peak picking remains a challenging task. In this context we propose a new peak extraction algorithm from raw spectrum. With this method the spectrum baseline and spectrum peaks are processed jointly. The approach relies on an additive model constituted by a smooth baseline part plus a sparse peak list convolved with a known peak shape. The model is then fitted under a Gaussian noise model. The proposed method is well suited to process low resolution spectra with important baseline and unresolved peaks.ResultsWe developed a new peak deconvolution procedure. The paper describes the method derivation and discusses some of its interpretations. The algorithm is then described in a pseudo-code form where the required optimization procedure is detailed. For synthetic data the method is compared to a more conventional approach. The new method reduces artifacts caused by the usual two-steps procedure, baseline removal then peak extraction. Finally some results on real linear MALDI-ToF spectra are provided.ConclusionsWe introduced a new method for peak picking, where peak deconvolution and baseline computation are performed jointly. On simulated data we showed that this global approach performs better than a classical one where baseline and peaks are processed sequentially. A dedicated experiment has been conducted on real spectra. In this study a collection of spectra of spiked proteins were acquired and then analyzed. Better performances of the proposed method, in term of accuracy and reproductibility, have been observed and validated by an extended statistical analysis.
Published: 2018
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13. Decentralised District Multi-vector Energy Management: A Multi-agent Approach

Author: Meritxell Vinyals, Joelle Klaimi, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Luis M. Camarinha-Matos, Hamideh Afsarmanesh, Yacine Rezgui, TC 5, WG 5.5, European Project: H2020 731125,PENTAGON, European Project: H2020 723562,THERMOSS, Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST)
Subjects: Mathematical optimization, Multi-vector energy management, Optimization problem, Energy management, Computer science, Renewable energy sources RES, 020209 energy, 02 engineering and technology, 7. Clean energy, Multi-Agent Systems, Distributed optimisation, cost minimization, gas, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [INFO.INFO-SY]Computer Science [cs]/Systems and Control [cs.SY], Energy transformation, [INFO]Computer Science [cs], electricity, business.industry, Multi-agent system, [SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, storage capabilities, Grid, Energy conversion, Renewable energy, thermal energy, [INFO.INFO-MA]Computer Science [cs]/Multiagent Systems [cs.MA], Electricity, business, optimization problem, ADMM, Thermal energy
Abstract: International audience; Despite its many advantages, the non-controllable and intermittent nature of renewable energy sources is adding further stress to the energy networks and hence, grid operators are often forced to curtail RES generation or to limit its further penetration in the most congested areas. Smart tri-generation districts (electricity, gas, heat) can be key to mitigate these issues and increase the renewable hosting capacity of the grid, provided their feature an optimal use of their energy conversion and storage capabilities. This paper presents a district energy management approach based on Multi-Agent System (MAS) that takes into consideration the tri-energy vectors (electricity, gas, thermal). The optimization problem is solved in a distributed way based on the Alternating Direction Method of Multipliers with the objective of minimizing district costs and preliminary results show the efficiency of our approach to achieve this objective.
Published: 2018
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14. Deep Online Storage-Free Learning on Unordered Image Streams

Author: Pierre Blanchart, Marin Ferecatu, Michel Crucianu, Andrey Besedin, Intelligence Artificielle et Apprentissage Automatique (LI3A), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, CEDRIC. Données complexes, apprentissage et représentations (CEDRIC - VERTIGO), Centre d'études et de recherche en informatique et communications (CEDRIC), Ecole Nationale Supérieure d'Informatique pour l'Industrie et l'Entreprise (ENSIIE)-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM), HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-Ecole Nationale Supérieure d'Informatique pour l'Industrie et l'Entreprise (ENSIIE)-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM), HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM), Springer, Anna Monreale, Carlos Alzate, Michael Kamp, Yamuna Krishnamurthy, Daniel Paurat, Moamar Sayed-Mouchaweh, Albert Bifet, João Gama, Rita P. Ribeiro, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), and Ecole Nationale Supérieure d'Informatique pour l'Industrie et l'Entreprise (ENSIIE)-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Ecole Nationale Supérieure d'Informatique pour l'Industrie et l'Entreprise (ENSIIE)-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)
Subjects: Data stream, Computer science, online learning, 02 engineering and technology, 010501 environmental sciences, Reuse, [INFO.INFO-NE]Computer Science [cs]/Neural and Evolutionary Computing [cs.NE], Machine learning, computer.software_genre, 01 natural sciences, Image (mathematics), [INFO.INFO-AI]Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI], [INFO.INFO-LG]Computer Science [cs]/Machine Learning [cs.LG], 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, 0105 earth and related environmental sciences, Generative Adversarial Networks, Forgetting, business.industry, Data stream mining, Deep learning, [INFO.INFO-CV]Computer Science [cs]/Computer Vision and Pattern Recognition [cs.CV], artificial intelligence, Classification, GAN, 020201 artificial intelligence & image processing, Artificial intelligence, business, computer, MNIST database, Generative grammar, Data streams
Abstract: International audience; In this work we develop an online deep-learning based approach for classification on data streams. Our approach is able to learn in an incremental way without storing and reusing the historical data (we only store a recent history) while processing each new data sample only once. To make up for the absence of the historical data, we train Generative Adversarial Networks (GANs), which, in recent years have shown their excellent capacity to learn data distributions for image datasets. We test our approach on MNIST and LSUN datasets and demonstrate its ability to adapt to previously unseen data classes or new instances of previously seen classes, while avoiding forgetting of previously learned classes/instances of classes that do not appear anymore in the data stream.
Published: 2018
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15. An analysis of large-scale transmission power blackouts from 2005 to 2016

Author: Meritxell Vinyals, Nicolas Retière, Maxime Velay, Yvon Besanger, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST)
Subjects: transmission system regions, Computer science, recent blackouts, 020209 energy, Blackout, Reactive power, power transmission reliability, Power system reliability, 02 engineering and technology, technical consequences, Maintenance engineering, Electric power system, power systems, power system stability, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, medicine, Electric blackout, cascade analysis, large-scale transmission power blackouts, Power transmission, economic consequences, [SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, Loading, cascade prevention 0, Transmission system, AC power, Reliability, Large scale blackout, Cascading failure, Countermeasure, Risk analysis (engineering), social consequences, system operators, cascading failure, medicine.symptom
Abstract: International audience; Power transmission blackouts, have large technical, economic, and social consequences in the affected areas. As power systems evolve with new customs, technologies and regulations, continuous analysis of recent blackouts is crucial for identifying new trends and for updating prevention measures. In this paper, we analyze 9 major blackouts that happened between 2005 and 2016, to complete previous blackout studies. We classify these blackouts depending on the conditions and events before and during the cascades and identify their main characteristics. Our analysis reveals that blackouts from the last decade tend to happen in periods of normal loading with some important equipment out of service and with highly dependent transmission system regions. Moreover, recent blackouts show a tendency to enter directly the fast cascade, leaving system operators with hardly any time to take any countermeasure.
Published: 2018
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16. Material classification from imprecise chemical composition : probabilistic vs possibilistic approach

Author: Jean-Philippe Poli, Arnaud Grivet Sebert, Intelligence Artificielle et Apprentissage Automatique (LI3A), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, European Project: 653323,H2020,H2020-BES-2014,C-BORD(2015), Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST)
Subjects: probabilistic approach, Computer science, fuzzy rules, probability, online learning, Decision tree, pattern clustering, 02 engineering and technology, Computer Science::Artificial Intelligence, computer.software_genre, possibility theory, 01 natural sciences, Fuzzy logic, [INFO.INFO-AI]Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI], [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, pattern classification, [INFO.INFO-LG]Computer Science [cs]/Machine Learning [cs.LG], 0103 physical sciences, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, chemical engineering computing, fuzzy set theory, imprecise data, Cluster analysis, 010308 nuclear & particles physics, fuzzy decision tree, Probabilistic logic, possibilistic approach, artificial intelligence, explainable material classification, Material classification, possibility, Tree (data structure), clustering algorithm, imprecise chemical composition, ComputingMethodologies_PATTERNRECOGNITION, machine learning, classification, chemical analysis, 020201 artificial intelligence & image processing, Data mining, fuzzy logic, computer
Abstract: International audience; In this paper we propose a method of explainable material classification from imprecise chemical compositions. The problem of classification from imprecise data is addressed with a fuzzy decision tree whose terms are learned by a clustering algorithm. We deduce fuzzy rules from the tree, which will provide a justification of the result of the classification. Two opposed approaches are compared : the probabilistic approach and the possibilistic approach.
Published: 2018
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17. Apport d’un phénotypage multidimensionnel dans la stratification du syndrome métabolique

Author: Pujos-Guillot, Estelle, Monnerie, Stéphanie, Thévenot, E., Junot, Christophe, Morais, José A, Payette, Héléne, Gaudreau, Pierrette, Comte, Blandine, Unité de Nutrition Humaine (UNH), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020]), MetaboHUB, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire d'Etude du Métabolisme des Médicaments (LEMM), Service de Pharmacologie et Immunoanalyse (SPI), Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Département de Gériatrie, Centre Hospitalier Régional Universitaire [Montpellier] (CHRU Montpellier), Centre de recherche sur le vieillissement, Université de Sherbrooke (UdeS), Département de médecine, Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CR CHUM), Centre Hospitalier de l'Université de Montréal (CHUM), Université de Montréal (UdeM)-Université de Montréal (UdeM)-Centre Hospitalier de l'Université de Montréal (CHUM), Université de Montréal (UdeM)-Université de Montréal (UdeM), Université Montréal, Unité de Nutrition Humaine - Clermont Auvergne (UNH), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Clermont Auvergne (UCA), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Université de Sherbrooke, Centre de Recherche du Centre hospitalier de l' Université de Montréal, Unité de Nutrition Humaine - Clermont Auvergne ( UNH ), Université Clermont Auvergne ( UCA ) -Institut national de la recherche agronomique [Auvergne/Rhône-Alpes] ( INRA Auvergne/Rhône-Alpes ), LIST/LADIS, Laboratoire d'Intégration de Systèmes et des technologies, Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Laboratoire d'Etude du Métabolisme des Médicaments ( LEMM ), Service de Pharmacologie et Immunoanalyse ( SPI ), Département Médicaments et Technologies pour la Santé ( DMTS ), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) ( DRF (CEA) ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) ( DRF (CEA) ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Département Médicaments et Technologies pour la Santé ( DMTS ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, Centre Hospitalier Régional Universitaire [Montpellier] ( CHRU Montpellier ), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST)
Subjects: [CHIM.ANAL]Chemical Sciences/Analytical chemistry, [ SDV.AEN ] Life Sciences [q-bio]/Food and Nutrition, [ SDV.SPEE ] Life Sciences [q-bio]/Santé publique et épidémiologie, [ CHIM.ANAL ] Chemical Sciences/Analytical chemistry, [SDV.SPEE]Life Sciences [q-bio]/Santé publique et épidémiologie, [SDV.AEN]Life Sciences [q-bio]/Food and Nutrition
Abstract: BIEN VIEILLIR AU 21ème SIÈCLE SYMPOSIUM SCIENTIFIQUE 109 - SYNDROME MÉTABOLIQUE ET VIEILLISEMENT BIEN VIEILLIR AU 21ème SIÈCLE SYMPOSIUM SCIENTIFIQUE 109 - SYNDROME MÉTABOLIQUE ET VIEILLISEMENTBIEN VIEILLIR AU 21ème SIÈCLE SYMPOSIUM SCIENTIFIQUE 109 - SYNDROME MÉTABOLIQUE ET VIEILLISEMENT; Introduction: Dans le contexte du développement d’une médecine/nutrition de précision, de nouveaux outils sont nécessaires afin d’approfondir nos connaissances sur l’étiologie du SMet et de personnaliser les stratégies de prévention ou de traitement.Méthodologie: Une étude cas/témoin nichée au sein de l’étude longitudinale québécoise NuAge a été réalisée sur 61 cas et 62 témoins d’âge similaire (68-82 ans), sélectionnés parmi 853 hommes. Des échantillons de sérum, collectés au recrutement (2003-2005) et trois ans plus tard, ont été analysés par dix méthodes métabolomiques/lipidomiques complémentaires de l’infrastructure française metaboHUB. L’ensemble des données ont été traitées grâce à des workflows Galaxy garantissant leur reproductibilité.Résultats: Des signatures spécifiques du SMet et de ses composantes ont été identifiées et leur stabilité évaluée au cours du temps. Ces données permettront une reclassification moléculaire du syndrome. De plus, les données phénotypiques et nutritionnelles des sujets ont été intégrées aux données «omiques» afin de mieux comprendre et caractériser les sous-phénotypes mis en évidence.Conclusion: Cette approche ouvre la porte à une meilleure compréhension des phénotypes métaboliques, résultant des relations complexes entre facteurs intrinsèques et extrinsèques, et au développement de nouveaux outils prédictifs ou diagnostics permettant un meilleur vieillissement.
Published: 2018

18. Distributed chance-constrained optimal power flow based on primary frequency control

Author: Nicolas Retière, Meritxell Vinyals, Yvon Besanger, Maxime Velay, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), European Project: 619682,EC:FP7:ICT,FP7-ICT-2013-11,MAS2TERING(2014), European Project: H2020 774431,DRIvE, Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))
Subjects: 0209 industrial biotechnology, Schedule, Mathematical optimization, Chance-constrained, Computer science, 020209 energy, Gaussian, Automatic frequency control, wind farm, forecast, 02 engineering and technology, 7. Clean energy, reserves, Computing methodologies, symbols.namesake, 020901 industrial engineering & automation, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [INFO.INFO-SY]Computer Science [cs]/Systems and Control [cs.SY], power system reliability, Sensitivity (control systems), electricity, optimal power flow, uncertainty, generator, Primary Frequency Control (PFC), Multi-agent systems, [SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, Probabilistic logic, Open access, alternating direction multiplier method, Power flow, Distribution (mathematics), wind forecast, Distributed algorithm, [INFO.INFO-MA]Computer Science [cs]/Multiagent Systems [cs.MA], Optimal Power Flow (OPF), symbols, ADMM
Abstract: International audience; We propose a fully distributed algorithm to solve the Chance Constrained Optimal Power Flow (CCOPF), with the advantages of ensuring the privacy and autonomy of the different operators and actors of the system. We present, in this paper, a two-step algorithm that, first, carries out a distributed sensitivity analysis to obtain the generalized generation distribution factors. With these sensitivity factors, the second step solves a distributed CCOPF based on an analytical formulation relying on the Primary Frequency Control (PFC) of generators and on wind farms, whose forecast errors are assumed to be Gaussian. This algorithm allows us to schedule margins and reserves to ensure the security of the system regarding wind farms deviation from forecast with probabilistic guarantees, and to assess the cost of this uncertainty. The proposed method has been implemented and tested on a two-bus test system with one wind farm, and on the IEEE 14-bus test system, with two wind farms. Simulation results showed that the proposed algorithm can efficiently solve the CCOPF in a fully distributed manner.
Published: 2018
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19. Design of a Decision Support System for Buried Pipeline Corrosion Assessment

Author: Jean-Philippe Poli, François Castillon, Laurence Boudet, Olivier Casula, Alicia Bel, Frédéric Gaigne, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, CEA Tech Aquitaine Limousin Poitou-Charentes, CEA Tech en régions (CEA-TECH-Reg), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), TIGF, Jesús Medina, Manuel Ojeda-Aciego, José Luis Verdegay, Irina Perfilieva, Intelligence Artificielle et Apprentissage Automatique (LI3A), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), and CEA Tech Nouvelle-Aquitaine (DNAQ)
Subjects: Service (systems architecture), Decision support system, Trustworthy Artificial intelligence, Computer science, risk analysis, 020209 energy, online learning, decision-making tool, Vagueness, 02 engineering and technology, artificial intelligence, Industrial engineering, Pipeline (software), Fuzzy logic, [INFO.INFO-AI]Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI], Pipeline transport, pipeline integrity, Operator (computer programming), machine learning, classification, [STAT.ML]Statistics [stat]/Machine Learning [stat.ML], 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Damages, fuzzy logic, signal processing
Abstract: Print ISBN: 978-3-319-91478-7Electronic ISBN: 978-3-319-91479-4; International audience; Maintaining the level of integrity of pipeline networks to guarantee at least a reliable and safe service is a challenge operators of such networks are facing everyday. TIGF is one of the French operator which manages 5000 km of pipelines in the south-west quarter of France. This paper presents a decision-making tool which automatically ranks the pipeline sections regarding the risk of deterioration (damages and corrosion) and the gravity of the consequences, indicating which pipeline sections should be excavated. The tool relies on a fuzzy expert system which gathers 26 input variables, processes more than 300 rules, classifies the risk of deterioration into 7 classes and estimates the gravity. The rules are a formalization of human expertise: the fuzzy logic helps to tackle the vagueness of their knowledge and the measurement inaccuracy of some of the 26 input variables. The method has been tested on past excavations to assess its performances.
Published: 2018
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20. Input of multidimensional phenotyping in the metabolic syndrome stratification

Author: Pujos-Guillot, Estelle, Monnerie, Stéphanie, Thévenot, E., Junot, Christophe, Morais, José A, Payette, Héléne, Gaudreau, Pierrette, Comte, Blandine, Unité de Nutrition Humaine (UNH), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020]), MetaboHUB, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire d'Etude du Métabolisme des Médicaments (LEMM), Service de Pharmacologie et Immunoanalyse (SPI), Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Département de Gériatrie, Centre Hospitalier Régional Universitaire [Montpellier] (CHRU Montpellier), Centre de recherche sur le vieillissement, Université de Sherbrooke (UdeS), Département de médecine, Centre Léon Bérard [Lyon], Université Montréal, Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Plateforme d'Exploration du Métabolisme, Laboratoire Sciences des Données et de la Décision (LS2D), McGill University = Université McGill [Montréal, Canada], Centre hospitalier universitaire de Sherbrooke, Le Centre de Recherche du Centre hospitalier de l' Université de Montréal, European Union Geriatric Medicine Society (EUGMS). GBR., Unité de Nutrition Humaine - Clermont Auvergne (UNH), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Clermont Auvergne (UCA), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS), Université de Sherbrooke, Plateforme Exploration du Métabolisme (PFEM), MetaboHUB-Clermont, and MetaboHUB-MetaboHUB-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Clermont Auvergne (UCA)
Subjects: phenotype, multidimensional phenotyping, personalized medicine/nutrition, patient stratification, metabolomics, metabolic syndrome, nutrition, stratification, statistical analysis, classification, [CHIM.ANAL]Chemical Sciences/Analytical chemistry, [SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], lipidomics, [SDV.SPEE]Life Sciences [q-bio]/Santé publique et épidémiologie, data integration, [SDV.AEN]Life Sciences [q-bio]/Food and Nutrition, clustering
Abstract: Metabolic syndrome (MetS) is defined by a cluster of cardio-metabolic factors including obesity, hypertension, dysglycemia, and dyslipidemia. It affects a growing number of persons, in particular older adults often suffering from multiple chronic diseases, and its prevalence is now a public health challenge. In the context of personalized medicine/nutrition, new tools are necessary to bring additional knowledge about MetS etiology, better stratify populations and customise strategies for prevention.A nested case-control study on MetS was designed within the Quebec Longitudinal Study on Nutrition and Successful Aging (NuAge). It includes 61 cases and 62 controls of similar age (68-82 y.o.), selected among the 853 men. Both targeted and untargeted metabolomic/lipidomic approaches, available within the MetaboHUB French infrastructure [1], will be performed on serum samples collected at recruitment 2003-2005 (T1) and three years later (T4). Data analysis will be performed using reproducible online Galaxy workflows [2].The metabolomic/lipidomic data will be processed to identify specific signatures of MetS and its components, and study their stability over time. Then, these data will be analysed for evaluation of a molecular reclassification of the MetS phenotype. Finally, they will be integrated with phenotypic and detailed nutritional data available to better characterize sub-phenotypes.The approach developed here will open a door for a more comprehensive understanding of the metabolic phenotype resulting from the complex interplay between intrinsic and extrinsic factors. Thus, this project will allow an improved description of MetS associated characteristics and will offer new tools for better patient stratification in elderly populations.
Published: 2018

21. Vers une cosimulation multi-physique interactive – le projet COSIMPHI

Author: Videau, J. -B, Delinchant, Benoit, Raad, Abbass, Cornez, Laurence, Wrona, Rémi, Mathieu Thorel, Bozonnet, E., Bailhache, Simon, Sibiude, Galdric, Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB), Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Tribu Energie, Laboratoire des Sciences de l'Ingénieur pour l'Environnement - UMR 7356 (LaSIE), Université de La Rochelle (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Be Green Engineering, ANR-13-VBDU-0002,COSIMPHI,CO-Simulation Multi-Physique Interactive(2013), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), La Rochelle Université (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Bozonnet, Emmanuel, and Villes et Bâtiments - CO-Simulation Multi-Physique Interactive - - COSIMPHI2013 - ANR-13-VBDU-0002 - VBD - VALID
Subjects: [INFO.INFO-AI] Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI], [SPI.GCIV.CD]Engineering Sciences [physics]/Civil Engineering/Construction durable, building design, optimisation multi-critères, [SPI.GCIV.CD] Engineering Sciences [physics]/Civil Engineering/Construction durable, [SPI.GCIV.EC] Engineering Sciences [physics]/Civil Engineering/Eco-conception, [INFO.INFO-IA]Computer Science [cs]/Computer Aided Engineering, [INFO.INFO-IA] Computer Science [cs]/Computer Aided Engineering, [INFO.INFO-AI]Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI], co-simulation multi-physique, multi-physics co-simulation, optimization, règles expertes, [SPI.GCIV.EC]Engineering Sciences [physics]/Civil Engineering/Eco-conception
Abstract: The project COSIMPHI, supported by the French National Research Agency (ANR) has been dedicated to multi-physics simulation to simultaneously consider acoustics, lighting and thermal comforts and energetic, environmental and economic performances in building design process. The development in this project brings a prototype of a multi-physics simulation tool linked to an optimization and decision-making support system. The works have been revolved around three axes: data structuration, multi-physics simulation and decision-making support and multicriteria optimization. This paper presents the methodology applied and the results obtained. Firstly, discussions between each expertise (acoustics, lighting, energetic, environment, economic) lead to a common dataset considering data of each tool. Then, efforts have been focused on co-simulation to correctly orchestrate each thematic tool. This orchestrator assumes the link between component and equipment database and thematic tools, and then provide the results to the optimization and decision-making support system., Cet article présente les travaux réalisés dans le cadre du projet ANR COSIMPHI visant à développer un outil de co-simulation multi-physique (acoustique, coût, éclairage, énergie-confort d’été, environnement) interactive, cohérent scientifiquement et techniquement, pour améliorer le processus de conception. Dans les travaux réalisés, la mise en cohérence de la description du bâtiment a été réalisée à travers un Modèle de Données Pivot, description commune aux cinq outils métiers du projet, compatible à la fois avec les maquettes numériques et avec une base de données (BDD) multi-physiques. Ces entrées alimentent une plate-forme de co-simulation. Un orchestrateur, également développé en Web Service (WS), gère les appels des outils métier et transmet les informations d’un outil à l’autre. Enfin, un module d’optimisation basé sur les algorithmes génétiques, un module de règles expertes basé sur la logique floue et un module d’aide à la décision multicritères sont capables de fournir au concepteur des informations quantitatives et qualitatives sur ses choix de conception.
Published: 2018

22. Metabolomics fingerprint of coffee species determined by untargeted-profiling study using LC-HRMS

Author: Pierre Van Antwerpen, Cédric Delporte, Florence Souard, Jean-Michel Kauffmann, Nausicaa Noret, Bastien Dauvergne, Etienne A. Thévenot, Caroline Stevigny, Piet Stoffelen, Université Grenoble Alpes - UFR Pharmacie (UGA UFRP), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Laboratoire de Pharmacognosie, de Bromatologie et de Nutrition Humaine, Université libre de Bruxelles (ULB), Meise Botanic Garden [Belgium] (Plantentuin), Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire d'Ecologie Végétale et Biogéochimie, Laboratoire de Chimie Analytique et Instrumentale et Bioélectrochimie, Belgian National Fund for Scientific Research (FRS, No 3.4553.08 and T.0136.13 PDR)Universite Libre de Bruxelles (FER-207), ANR-11-INBS-0010,METABOHUB,Développement d'une infrastructure française distribuée pour la métabolomique dédiée à l'innovation(2011), ANR-11-INBS-0013,IFB (ex Renabi-IFB),Institut français de bioinformatique(2011), Botanic Garden Meise, Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST)
Subjects: 0301 basic medicine, Multivariate statistics, Workflow4metabolomics, CAFFEINE, Plant metabolomics, Ent kaurane diterpenoid, CHROMATOGRAPHY, Coffea, ARABICA, Coffee, 01 natural sciences, Mass Spectrometry, Analytical Chemistry, 03 medical and health sciences, LC-(HR) MS, Metabolomics, [CHIM.ANAL]Chemical Sciences/Analytical chemistry, [SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], RUBIACEAE, LEAVES, BIOSYNTHESIS, Ent-kaurane diterpenoid, Coffee bean, Chromatography, High Pressure Liquid, Rubiaceae, biology, business.industry, 010401 analytical chemistry, Univariate, Discriminant Analysis, General Medicine, MASS-SPECTROMETRY, biology.organism_classification, ROBUSTA, 0104 chemical sciences, Biotechnology, Metabolomics data, 030104 developmental biology, DISCRIMINATION, Data Interpretation, Statistical, CAMEROON, business, [SDV.AEN]Life Sciences [q-bio]/Food and Nutrition, [PHYS.PHYS.PHYS-DATA-AN]Physics [physics]/Physics [physics]/Data Analysis, Statistics and Probability [physics.data-an], Food Science
Abstract: International audience; Coffee bean extracts are consumed all over the world as beverage and there is a growing interest in coffee leaf extracts as food supplements. The wild diversity in Coffea (Rubiaceae) genus is large and could offer new opportunities and challenges. In the present work, a metabolomics approach was implemented to examine leaf chemical composition of 9 Coffea species grown in the same environmental conditions. Leaves were analyzed by LC-HRMS and a comprehensive statistical workflow was designed. It served for univariate hypothesis testing and multivariate modeling by PCA and partial PLS-DA on the Workflow4Metabolomics infrastructure. The first two axes of PCA and PLS-DA describes more than 40% of variances with good values of explained variances. This strategy permitted to investigate the metabolomics data and their relation with botanic and genetic informations. Finally, the identification of several key metabolites for the discrimination between species was further characterized.
Published: 2018
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23. A study on identification of bacteria in environmental samples using single-cell Raman spectroscopy: feasibility and reference libraries

Author: Charlotte Emain, Jean-Charles Baritaux, Jean-Marc Dinten, Emmanuelle Schultz, Patricia Laurent, Anne-Catherine Simon, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))
Subjects: Health, Toxicology and Mutagenesis, Libraries, Analytical chemistry, spectrum analysis, 02 engineering and technology, Spectrum Analysis, Raman, 01 natural sciences, Matrix (chemical analysis), symbols.namesake, statistical analysis, [INFO.INFO-TS]Computer Science [cs]/Signal and Image Processing, Environmental samples, Environmental Microbiology, WATER, Environmental Chemistry, Outliers removal, signal processing, PATHOGENS, Bacteria, biology, 010401 analytical chemistry, Single bacterial cell identification, Statistical model, General Medicine, Classification, 021001 nanoscience & nanotechnology, biology.organism_classification, [SDV.BIBS]Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM], [SDV.MP.BAC]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Bacteriology, Pollution, 0104 chemical sciences, [SDV.BBM.BP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Biophysics, Identification (information), Raman spectroscopy, Reference libraries, symbols, Environmental Pollutants, 0210 nano-technology, Biological system, [PHYS.PHYS.PHYS-DATA-AN]Physics [physics]/Physics [physics]/Data Analysis, Statistics and Probability [physics.data-an], Environmental Monitoring
Abstract: International audience; We report on our recent efforts towards identifying bacteria in environmental samples by means of Raman spectroscopy. We established a database of Raman spectra from bacteria submitted to various environmental conditions. This dataset was used to verify that Raman typing is possible from measurements performed in non-ideal conditions. Starting from the same dataset, we then varied the phenotype and matrix diversity content included in the reference library used to train the statistical model. The results show that it is possible to obtain models with an extended coverage of spectral variabilities, compared to environment-specific models trained on spectra from a restricted set of conditions. Broad coverage models are desirable for environmental samples since the exact conditions of the bacteria cannot be controlled.
Published: 2015
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24. Color Sparse Representations for Image Processing: Review, Models, and Prospects

Author: Quentin Barthélemy, Jerome Mars, Anthony Larue, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, GIPSA - Signal Images Physique (GIPSA-SIGMAPHY), Département Images et Signal (GIPSA-DIS), Grenoble Images Parole Signal Automatique (GIPSA-lab), Université Stendhal - Grenoble 3-Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Stendhal - Grenoble 3-Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Grenoble Images Parole Signal Automatique (GIPSA-lab), Université Stendhal - Grenoble 3-Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Stendhal - Grenoble 3-Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), CEA LIST / LOAD, GIPSA-lab, Laboratoire Outils d'Analyse des Données (LOAD), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Université Stendhal - Grenoble 3-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Université Stendhal - Grenoble 3-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Grenoble Images Parole Signal Automatique (GIPSA-lab), and Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Université Stendhal - Grenoble 3-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Université Stendhal - Grenoble 3-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: DECOMPOSITION, DICTIONARIES, Color histogram, quaternion, sparse coding, Color normalization, online learning, ComputingMethodologies_IMAGEPROCESSINGANDCOMPUTERVISION, Color balance, HYPERCOMPLEX, FOURIER-TRANSFORMS, Color gel, Computer vision, ALGORITHM, ComputingMethodologies_COMPUTERGRAPHICS, Mathematics, model, business.industry, Color image, LINEAR INVERSE PROBLEMS, COMPONENT ANALYSIS, color image, artificial intelligence, OVERCOMPLETE REPRESENTATIONS, Computer Graphics and Computer-Aided Design, Color quantization, machine learning, color filter, Colors of noise, Color filter array, Index Terms—Sparse representation, Artificial intelligence, dictionary learning, business, [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, MATRIX-FACTORIZATION, Software
Abstract: International audience; Sparse representations have been extended to deal with color images composed of three channels. A review of dictionary-learning-based sparse representations for color images is made here, detailing the differences between the models, and comparing their results on real data and simulated data. These models are considered in a unifying framework that is based on the degrees of freedom of the linear filtering/transformation of the color channels. Moreover, this allows it to be shown that the scalar quaternionic linear model is equivalent to constrained matrix-based color filtering, which highlights the filtering implicitly applied through this model. Based on this reformulation, the new color filtering model is introduced, using unconstrained filters. In this model, spatial morphologies of color images are encoded by atoms, and colors are encoded by color filters. Color variability is no longer captured in increasing the dictionary size, but with color filters, this gives an efficient color representation.
Published: 2015
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25. A limited sampling strategy based on maximum a posteriori Bayesian estimation for a five-probe phenotyping cocktail

Author: Alain Pruvost, Thu Thuy Nguyen, Natacha Lenuzza, Henri Benech, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire d'Etude du Métabolisme des Médicaments (LEMM), Service de Pharmacologie et Immunoanalyse (SPI), Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), CEA program 'Technologies pour la santé', Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))
Subjects: PHARMACOKINETICS, PREDICTION, CYP1A2, Pilot Projects, Dextromethorphan, 030226 pharmacology & pharmacy, Bayes' theorem, Maximum a posteriori Bayesian estimation, 0302 clinical medicine, Statistics, Drug Interactions, Pharmacology (medical), Mathematics, [STAT.AP]Statistics [stat]/Applications [stat.AP], Bayes estimator, education.field_of_study, PLASMA, DRIED BLOOD SPOTS, Sampling (statistics), General Medicine, MIDAZOLAM, 3. Good health, Phenotype, 030220 oncology & carcinogenesis, Outlier, MIXED EFFECTS MODELS, symbols, Omeprazole, Tolbutamide, Bayesian probability, Population, Models, Biological, 03 medical and health sciences, symbols.namesake, [SDV.SP.MED]Life Sciences [q-bio]/Pharmaceutical sciences/Medication, Caffeine, Maximum a posteriori estimation, Humans, Computer Simulation, Phenotyping cocktail, Fisher information, education, DRUG DEVELOPMENT, Pharmacology, CYTOCHROME-P450, Bayes Theorem, [INFO.INFO-MO]Computer Science [cs]/Modeling and Simulation, Nonlinear mixed effect models, Limited sampling strategy, HEALTHY-VOLUNTEERS
Abstract: International audience; Purpose: Cocktail approach using a combination of probes to phenotype several cytochromes P450 or transporters is of high interest in anticipating drug-drug interactions and personalized medicine. Its clinical use remains however limited by the intensive sampling scheme required to obtain phenotyping indexes (PI) which consists in calculating the area under the concentration-time curves. We proposed to use maximum a posteriori Bayesian estimation (MAPBE) that incorporates available information from the whole population to derive PI from a few individual observations. The performance of a limited sampling strategy (LSS) based on MAPBE was evaluated for a five-probe cocktail. Methods: The studied cocktail included midazolam, tolbutamide, caffeine, dextromethorphan, omeprazole and their relevant metabolites. Prior information for MAPBE was obtained by nonlinear mixed-effect modelling of data from a pilot study. Sampling times were chosen based on optimal design theory using the Bayesian Fisher information matrix. Through a simulation study, we investigated the predicted PI in terms of bias and imprecision for varying number and timing of samples. Results: Some three-point Bayesian designs gave mean prediction errors in [-5 %, 5 %], root mean square errors below 30 % for all probes, except dextromethorphan whose model should be consolidated further with additional data. This approach gave overall less outlier predicted values than single-point metrics and was more flexible to the timing of the latest sampling. Conclusions: MAPBE is accurate for predicting simultaneously several PI while being flexible in terms of integrating clinical constraints. Therefore, LSS based on MAPBE could help reduce the time of presence in hospital for individuals to be phenotyped.
Published: 2015
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26. Filter bank learning for signal classification

Author: Alain Rakotomamonjy, Maxime Sangnier, Jerome Gauthier, Laboratoire Sciences des Données et de la Décision (LS2D), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire d'Informatique, du Traitement de l'Information et des Systèmes (LITIS), Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), This work was partially supported by the Direction Générale de l'Armement (French Ministry of Defense) and by the French ANR (09-EMER-001 and 12-BS03-003)., Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Equipe Apprentissage (DocApp - LITIS), Laboratoire d'Informatique, de Traitement de l'Information et des Systèmes (LITIS), Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH), and Normandie Université (NU)
Subjects: Optimization, Design, Support vector machine, Computer science, SVM, Pooling, Feature extraction, 02 engineering and technology, Overfitting, computer.software_genre, Machine learning, Filter bank, Scattering, Discriminative feature-extraction, [INFO.INFO-TS]Computer Science [cs]/Signal and Image Processing, [STAT.ML]Statistics [stat]/Machine Learning [stat.ML], 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Kernel adaptive filter, Electrical and Electronic Engineering, Representation (mathematics), [MATH.MATH-MG]Mathematics [math]/Metric Geometry [math.MG], [STAT.AP]Statistics [stat]/Applications [stat.AP], Multiple kernel learning, business.industry, Kernel learning, 020206 networking & telecommunications, Signal classification, artificial intelligence, SUPPORT VECTOR MACHINES, Recognition, machine learning, classification, Control and Systems Engineering, Signal Processing, 020201 artificial intelligence & image processing, Computer Vision and Pattern Recognition, Artificial intelligence, Data mining, business, computer, Software
Abstract: This paper addresses the problem of feature extraction for signal classification. It proposes to build features by designing a data-driven filter bank and by pooling the time-frequency representation to provide time-invariant features. For this purpose, our work tackles the problem of jointly learning the filters of a filter bank with a support vector machine. It is shown that, in a restrictive case (but consistent to prevent overfitting), the problem boils down to a multiple kernel learning instance with infinitely many kernels. To solve such a problem, we build upon existing methods and propose an active constraint algorithm able to handle a non-convex combination of an infinite number of kernels. Numerical experiments on both a brain-computer interface dataset and a scene classification problem prove empirically the appeal of our method. Graphical abstractDisplay Omitted HighlightsWe propose a method of feature extraction, using a large-margin framework.We extend generalized multiple kernel learning to infinitely many kernels.We take a fresh look at learning convolutional features for signal classification.
Published: 2015
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27. Culture-free Antibiotic-susceptibility Determination From Single-bacterium Raman Spectra

Author: Frédéric Mallard, Delphine Filiputti, Quentin Josso, A. Douet, O. Gal, I. Espagnon, Armelle Novelli-Rousseau, BIOMERIEUX, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, BIOASTER Microbiology Technology Institute [Lyon], ANR-11-NANB-0001,DIRAN,Diagnostic d'Infections par spectroscopie Raman Amplifiée par Nanoparticules(2011), ANR-10-AIRT-0003,BIOASTER,BIOASTER(2010), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))
Subjects: 0301 basic medicine, Antibiotics, lcsh:Medicine, medicine.disease_cause, Spectrum Analysis, Raman, 01 natural sciences, HETEROGENEITY, MICROORGANISMS, lcsh:Science, Multidisciplinary, SPECTROSCOPY, biology, Chemistry, Anti-Bacterial Agents, Ciprofloxacin, Staphylococcus aureus, Raman spectroscopy, symbols, [PHYS.PHYS.PHYS-MED-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Medical Physics [physics.med-ph], Vancomycin, Gentamicin, medicine.drug, medicine.drug_class, Bioinformatics, Microbial Sensitivity Tests, Article, 03 medical and health sciences, symbols.namesake, Drug Resistance, Bacterial, medicine, APOPTOTIC CELLS, Clinical microbiology, SIGNATURES, STAPHYLOCOCCUS-AUREUS, Chromatography, Bacteria, IDENTIFICATION, 010401 analytical chemistry, lcsh:R, PERSISTENCE, Amoxicillin, biology.organism_classification, VANCOMYCIN, 0104 chemical sciences, 030104 developmental biology, INDUCE, [SDV.SP.PHARMA]Life Sciences [q-bio]/Pharmaceutical sciences/Pharmacology, lcsh:Q, [INFO.INFO-BI]Computer Science [cs]/Bioinformatics [q-bio.QM]
Abstract: Raman spectrometry appears to be an opportunity to perform rapid tests in microbiological diagnostics as it provides phenotype-related information from single bacterial cells thus holding the promise of direct analysis of clinical specimens without any time-consuming growth phase. Here, we demonstrate the feasibility of a rapid antibiotic-susceptibility determination based on the use of Raman spectra acquired on single bacterial cells. After a two-hour preculture step, one susceptible and two resistant E. coli strains were incubated, for only two hours, in the presence of different bactericidal antibiotics (gentamicin, ciprofloxacin, amoxicillin) in a range of concentrations that included the clinical breakpoints used as references in microbial diagnostic. Spectra were acquired and processed to isolate spectral modifications associated with the antibiotic effect. We evidenced an “antibiotic effect signature” which is expressed with specific Raman peaks and the coexistence of three spectral populations in the presence of antibiotic. We devised an algorithm and a test procedure that overcome single-cell heterogeneities to estimate the MIC and determinate the susceptibility phenotype of the tested bacteria using only a few single-cell spectra in four hours only if including the preculture step.
Published: 2018
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28. Assemblage de novo avec Spark

Author: Bocquillon, Ronan, Gazut, Stéphane, ALLANO, Lorène, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire d'Informatique Fondamentale et Appliquée de Tours (LIFAT), Université de Tours-Institut National des Sciences Appliquées - Centre Val de Loire (INSA CVL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Université de Tours (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Centre Val de Loire (INSA CVL), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST)
Subjects: Spark, Séquençage Haut-Débit, Algorithmes distribués, [INFO.INFO-RO]Computer Science [cs]/Operations Research [cs.RO], Données massives, Génomique, statistical analysis, Graphes, bioinformatics, DNA sequencing, big data, Hadoop, [SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], [INFO.INFO-DC]Computer Science [cs]/Distributed, Parallel, and Cluster Computing [cs.DC], [INFO.INFO-BI]Computer Science [cs]/Bioinformatics [q-bio.QM], bioinformatique, data processing
Abstract: International audience; Les récentes avancées en biologie moléculaire et l’avènement des méthodes de séquençage à haut débit ont rendu possible la lecture, l’analyse et la réutilisation d’une très grande partie de l’information présente dans le génome. Malheureusement, notre capacité à analyser l’immense masse de données générée par ces nouvelles technologies de séquençage est aujourd’hui limitéepar nos moyens de calcul. Dans ces travaux, nous nous intéressons plus particulierèrement aux problématiques de l’assemblage de novo, dont l’objectif est de reconstruire une séquence ADN à partir d’un ensemble de fragments issus de cette même séquence. Nous mettons en évidence les avantages d’utiliser les outils (notamment méthodologiques) de la communauté “big data” pour résoudre ce problème sur des instances réelles de très grande taille. Nous discutons des résultats numériques prometteurs que nous avons pu obtenir en implémentant cette approche à l’aide du framework Apache Spark.
Published: 2018

29. A review of algorithms for SAW sensors e-nose based volatile compound identification

Author: Christine Mer-Calfati, Emmanuel Scorsone, Jean-Philippe Poli, Samuel Saada, Olivier Hotel, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire Capteurs Diamant (LCD-LIST), French trans-governmental CBRN-E R&D program., Intelligence Artificielle et Apprentissage Automatique (LI3A), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))
Subjects: Computer science, ELECTRONIC-NOSE, online learning, ComputingMethodologies_IMAGEPROCESSINGANDCOMPUTERVISION, Odour recognition, NEURAL NETWORK, 02 engineering and technology, SAW sensors, 01 natural sciences, Electronic nose, CLASSIFICATION, diamond, [STAT.ML]Statistics [stat]/Machine Learning [stat.ML], [CHIM.ANAL]Chemical Sciences/Analytical chemistry, Machine learning, trustworthy artificial intelligence, Materials Chemistry, medicine, PATTERN RECOGNITION, Electrical and Electronic Engineering, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, signal processing, Instrumentation, Nose, Data processing, NEURAL-NETWORK, Artificial neural network, INDEPENDENT COMPONENT ANALYSIS, 010401 analytical chemistry, Metals and Alloys, artificial intelligence, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, 0104 chemical sciences, Surfaces, Coatings and Films, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Support vector machine, Identification (information), SUPPORT VECTOR MACHINES, medicine.anatomical_structure, Pattern recognition (psychology), PATTERN-RECOGNITION, fuzzy logic, 0210 nano-technology, Algorithm
Abstract: International audience; Recent advances in odour sensors have led to the development of new applications; among them, electronic noses have gained major interest and found successful applications in many fields. An electronic nose is a device composed of an array of odour sensors with sensitivity to a wide range of chemical compounds. Reliable electronic nose systems rely on advanced data processing techniques. Among them, machine learning has become a core technique for electronic nose design. In this document, we describe several machine learning algorithms and compare their performances on different features used in state of the art electronic nose systems.
Published: 2018
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30. Shared Nearest Neighbor Clustering in a Locality Sensitive Hashing Framework

Author: Thomas Brüls, Stéphane Gazut, Sawsan Kanj, Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, French Alternative Energies and Atomic Energy Commission (Commissariat l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives), through its transversal program Technologies pour la Sante (MetaTarget project), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))
Subjects: 0301 basic medicine, density-based methods, Computer science, 02 engineering and technology, computer.software_genre, Field (computer science), k-nearest neighbors algorithm, Locality-sensitive hashing, 03 medical and health sciences, 020204 information systems, [SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], metagenomic data, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Genetics, Cluster (physics), Cluster Analysis, ALGORITHM, sequence clustering, Molecular Biology, Computer Science::Databases, Mathematics, Sequence clustering, Sequence, GENE-EXPRESSION DATA, Genomics, Sequence Analysis, DNA, Computational Mathematics, Reference data, 030104 developmental biology, Computational Theory and Mathematics, Metagenomics, Sample size determination, Modeling and Simulation, Metagenome, 020201 artificial intelligence & image processing, Data mining, [INFO.INFO-BI]Computer Science [cs]/Bioinformatics [q-bio.QM], computer, locality sensitive hashing, Genome, Bacterial
Abstract: We present a new algorithm to cluster high dimensional sequence data, and its application to the field of metagenomics, which aims to reconstruct individual genomes from a mixture of genomes sampled from an environ-mental site, without any prior knowledge of reference data (genomes) or the shape of clusters. Such problems typically cannot be solved directly with classical approaches seeking to estimate the density of clusters, e.g., using the shared nearest neighbors rule, due to the prohibitive size of contemporary sequence datasets. We explore here a new method based on combining the shared nearest neighbor (SNN) rule with the concept of Locality Sensitive Hashing (LSH). The proposed method, called LSH-SNN, works by randomly splitting the input data into smaller-sized subsets (buckets) and, employing the shared nearest neighbor rule on each of these buckets. Links can be created among neighbors sharing a sufficient number of elements, hence allowing clusters to be grown from linked elements. LSH-SNN can scale up to larger datasets consisting of millions of sequences, while achieving high accuracy across a variety of sample sizes and complexities.
Published: 2018
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31. Elastic light scattering for clinical pathogens identification: application to early screening of Staphylococcus aureus on specific medium

Author: Max Maurin, Pierre Marcoux, O. Gal, S. Morales, D. Decq, C. Belafdil, V. Genuer, Emmanuelle Schultz, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Centre Hospitalier Universitaire [Grenoble] (CHU), Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (DTBS), Tianhong Dai, Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))
Subjects: Staphylococcus aureus, bacterial species signature, Computer science, medicine.disease_cause, culture plate, 03 medical and health sciences, [INFO.INFO-LG]Computer Science [cs]/Machine Learning [cs.LG], [STAT.ML]Statistics [stat]/Machine Learning [stat.ML], bacterial pathogen, medicine, bacterial colony, Elastic light scattering, Laser beams, 030304 developmental biology, 0303 health sciences, 030306 microbiology, business.industry, Statistical learning, vector machine classifier, Statistical model, Pattern recognition, [SDV.BIBS]Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM], [SDV.MP.BAC]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Bacteriology, optics, chromogenic enzymatic test, Identification (information), statistical learning technique, clinical diagnosis, Clinical diagnosis, Pattern recognition (psychology), Elastic Light Scattering (ELS), [PHYS.PHYS.PHYS-MED-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Medical Physics [physics.med-ph], identification, Artificial intelligence, business, [STAT.ME]Statistics [stat]/Methodology [stat.ME]
Abstract: International audience; Elastic Light Scattering (ELS) is an innovative technique to identify bacterial pathogens directly on culture plates. Compelling results have already been reported for agri-food applications. Here, we have developed ELS for clinical diagnosis, starting with Staphylococcus aureus early screening. Our goal is to bring a result (positive/negative) after only 6 h of growth to fight surgical-site infections. The method starts with the acquisition of the scattering pattern arising from the interaction between a laser beam and a single bacterial colony growing on a culture medium. Then, the resulting image, considered as the bacterial species signature, is analyzed using statistical learning techniques. We present a custom optical setup able to target bacterial colonies with various sizes (30-500 microns). This system was used to collect a reference dataset of 38 strains of S. aureus and other Staphyloccocus species (5459 images) on ChromIDSAID/ MRSA bi-plates. A validation set from 20 patients has then been acquired and clinically-validated according to chromogenic enzymatic tests. The best correct-identification rate between S. aureus and S. non-aureus (94.7%) has been obtained using a support vector machine classifier trained on a combination of Fourier-Bessel moments and Local- Binary-Patterns extracted features. This statistical model applied to the validation set provided a sensitivity and a specificity of 90.0% and 56.9%, or alternatively, a positive predictive value of 47% and a negative predictive value of 93%. From a clinical point of view, the results head in the right direction and pave the way toward the WHO’s requirements for rapid, low-cost, and automated diagnosis tools.
Published: 2018
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32. Wasserstein Dictionary Learning: Optimal Transport-Based Unsupervised Nonlinear Dictionary Learning

Author: Nicolas Bonneel, Matthieu Heitz, Morgan A. Schmitz, David Coeurjolly, Gabriel Peyré, Marco Cuturi, Fred Maurice Ngolè Mboula, Jean-Luc Starck, Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Geometry Processing and Constrained Optimization (M2DisCo), Laboratoire d'InfoRmatique en Image et Systèmes d'information (LIRIS), Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Université Lumière - Lyon 2 (UL2), Modélisation Géométrique, Géométrie Algorithmique, Fractales (GeoMod), Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR_7158 / UMR_E_9005 / UM_112)), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Département de Mathématiques et Applications - ENS Paris (DMA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Département d'Astrophysique (ex SAP) (DAP), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Centre National d’Etudes Spatiales (CNES), ANR-16-CE23-0009,ROOT,Régression par Transport Optimal en Informatique Graphique et Vision par Ordinateur(2016), European Project: 665044,H2020,H2020-FETOPEN-2014-2015-RIA,DEDALE(2015), European Project: H2020 724175, NORIA, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Centre de Recherche en Economie et en Statistique (CREST-INSEE), Institut national de la statistique et des études économiques (INSEE), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), and École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: FOS: Computer and information sciences, Automatic differentiation, Computer science, AMS: 33F05, 49M99, 65D99, 90C08, General Mathematics, online learning, ComputingMethodologies_IMAGEPROCESSINGANDCOMPUTERVISION, Machine Learning (stat.ML), Image processing, 02 engineering and technology, Transportation theory, [INFO.INFO-CG]Computer Science [cs]/Computational Geometry [cs.CG], Regularization (mathematics), Computer Science - Graphics, [INFO.INFO-LG]Computer Science [cs]/Machine Learning [cs.LG], Statistics - Machine Learning, Histogram, FOS: Mathematics, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Mathematics::Metric Geometry, Mathematics - Optimization and Control, Simplex, Applied Mathematics, Optimal Transport, 020206 networking & telecommunications, artificial intelligence, Graphics (cs.GR), Matrix multiplication, Dictionary Learning, image processing, machine learning, Wasserstein barycenter, Optimization and Control (math.OC), [INFO.INFO-TI]Computer Science [cs]/Image Processing [eess.IV], 020201 artificial intelligence & image processing, Algorithm, Smoothing
Abstract: This paper introduces a new nonlinear dictionary learning method for histograms in the probability simplex. The method leverages optimal transport theory, in the sense that our aim is to reconstruct histograms using so-called displacement interpolations (a.k.a. Wasserstein barycenters) between dictionary atoms; such atoms are themselves synthetic histograms in the probability simplex. Our method simultaneously estimates such atoms, and, for each datapoint, the vector of weights that can optimally reconstruct it as an optimal transport barycenter of such atoms. Our method is computationally tractable thanks to the addition of an entropic regularization to the usual optimal transportation problem, leading to an approximation scheme that is efficient, parallel and simple to differentiate. Both atoms and weights are learned using a gradient-based descent method. Gradients are obtained by automatic differentiation of the generalized Sinkhorn iterations that yield barycenters with entropic smoothing. Because of its formulation relying on Wasserstein barycenters instead of the usual matrix product between dictionary and codes, our method allows for nonlinear relationships between atoms and the reconstruction of input data. We illustrate its application in several different image processing settings., Published in SIAM SIIMS. 46 pages, 24 figures
Published: 2018
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33. Viability of 3h grown bacterial micro-colonies after direct Raman identification

Author: Armelle Novelli-Rousseau, Denis F. Leroux, I. Espagnon, Raphael Mathey, M. Dupoy, Frédéric Mallard, BIOMERIEUX, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, ANR-09-NIRT-0002,DIAGRAM,Détection-identification de bactéries par spectrométrie Raman SERS sur surface nanostructurée (DIAGnostic RAMan)(2009), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST)
Subjects: Microbiology (medical), Time Factors, INFORMATION, medicine.drug_class, Antibiotics, Bacterial growth, Biology, Spectrum Analysis, Raman, CHEMICAL-COMPOSITION, medicine.disease_cause, Microbiology, BacLight, CULTURE, RAPID IDENTIFICATION, chemistry.chemical_compound, symbols.namesake, Species level, Staphylococcus epidermidis, Bacteria micro-colony, medicine, Propidium iodide, Molecular Biology, Escherichia coli, Bacteriological Techniques, Growth medium, SPECTROSCOPY, Bacteria, PROPIDIUM IODIDE, IN-VITRO, biology.organism_classification, [SDV.MP.BAC]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Bacteriology, [SDV.BIBS]Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM], Rapid microbiology, [SDV.MP]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology, Viability, chemistry, ESCHERICHIA-COLI, Raman micro-spectroscopy, CELLS, symbols, Biophysics, VISIBLE-LIGHT, Raman spectroscopy
Abstract: International audience; Clinical diagnostics in routine microbiology still mostly relies on bacterial growth, a time-consuming process that prevents test results to be used directly as key decision-making elements for therapeutic decisions. There is some evidence that Raman micro-spectroscopy provides clinically relevant information from a limited amount of bacterial cells, thus holding the promise of reduced growth times and accelerated result delivery. Indeed, bacterial identification at the species level directly from micro-colonies at an early time of growth (6 h) directly on their growth medium has been demonstrated. However, such analysis is suspected to be partly destructive and could prevent the further growth of the colony needed for other tests, e.g. antibiotic susceptibility testing AST. In the present study, we evaluated the effect of the powerful laser excitation used for Raman identification on micro-colonies probed after very short growth times. We show here, using envelope integrity markers (Syto 9 and Propidium Iodide) directly on ultra-small micro-colonies of a few tens of Escherichia coli and Staphylococcus epidermidis cells (3 h growth time), that only the cells that are directly impacted by the laser lose their membrane integrity. Growth kinetics experiments show that the non-probed surrounding cells are sometimes also affected but that the micro-colonies keep their ability to grow, resulting in normal aspect and size of colonies after 15 h of growth. Thus, Raman spectroscopy could be used for very early (
Published: 2015
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34. Agent-Based Security Constrained Optimal Power Flow with Primary Frequency Control

Author: Maxime Velay, Yvon Besanger, Nicolas Retière, Meritxell Vinyals, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Francesco Belardinelli, Estefanía Argente, European Project: 619682,EC:FP7:ICT,FP7-ICT-2013-11,MAS2TERING(2014), European Project: H2020 774431,DRIvE, Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))
Subjects: Security-Constrained Optimal Power Flow, Mathematical optimization, Frequency response, Multi-Agent System, Computer science, 020209 energy, Multi-agent system, 020208 electrical & electronic engineering, Automatic frequency control, Alternating Direction Method of Multipliers (ADMM), [SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, Decentralized decision-making, grid optimization, 02 engineering and technology, Grid, Power (physics), Term (time), Distributed optimization, Electric power transmission, [INFO.INFO-MA]Computer Science [cs]/Multiagent Systems [cs.MA], 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, smart grids, Primary Frequency Control
Abstract: International audience; We propose in this paper a distributed method to solve the security constrained optimal power flow problem (SCOPF) that considers not only contingencies on transmission lines but also on generators.With this aim, we extend the formulation of the SCOPF problem to consider the primary frequency response of generators as well as the short term constraints of generators and transmission lines. Then, we distribute the problem among different agents and we use a decentralized decision making algorithm, based on the Alternating Direction Method of Multipliers (ADMM), to optimize the grid power supply while being resilient to violations that would occur during contingencies. Finally, we prove the effectiveness of this formulation and implementation on a simple test system.
Published: 2017
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35. FP7 BIOMARGIN: small sets of urinary cell mRNAs leading to a partition tree on kidney allograft lesions

Author: Tinel, Claire, Benon, A., Gazut, Stéphane, Naesens , Maarten, Gwinner, Wilfried, Essig, Marie, Marquet, Pierre, Anglicheau, Dany, Département de Néphrologie [CHU Necker], CHU Necker - Enfants Malades [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP), Institut Necker Enfants-Malades (INEM - UM 111 (UMR 8253 / U1151)), Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Université Catholique de Louvain = Catholic University of Louvain (UCL), Hannover Medical School [Hannover] (MHH), Service de Néphrologie, Dialyse, Transplantations [CHU Limoges], CHU Limoges, Pharmacologie des Immunosuppresseurs et de la Transplantation (PIST), Université de Limoges (UNILIM)-CHU Limoges-Génomique, Environnement, Immunité, Santé, Thérapeutique (GEIST FR CNRS 3503)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Société Francophone de Transplantation, European Project: 305499,EC:FP7:HEALTH,FP7-HEALTH-2012-INNOVATION-1,BIOMARGIN(2013), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-CHU Necker - Enfants Malades [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (APHP)-CHU Necker - Enfants Malades [AP-HP], Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), and Université Catholique de Louvain (UCL)
Subjects: kidney graft lesion, microRNAs (miRNAs), TCMR, IF/TA, biomarkers, microfluidic card, histological phenotype, [SDV.BIBS]Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM], [SDV.MHEP.UN]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Urology and Nephrology, miRNA signature, [SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], miRNA profiling, allograft biopsy, ABMR, Multivariate models
Abstract: International audience; Background: FP7 Biomargin aimed at detecting and validating biomarkers of kidney graft lesions. In this study, we investigated the diagnostic potential of microRNAs (miRNAs) in allograft biopsy samples.Methods/Materials: Biopsies were collected from protocol or for-cause biopsies in 4 European clinical centers. Samples were retrospectively selected after centralized histological reading by expert pathologists, and classified into 4 groups (Normal, ABMR, TCMR or IF/TA), to build two independent case control studies (discovery- and selection sets). Global miRNA profiling was performed by microfluidic cards (TLDA, Life Technologies) on the discovery set. A statistical pipeline including 2 uni- and 5 multivariate analyses was applied to identify an extended list of biomarker candidates associated with one of the 4 groups. This extended list of miRNAs was quantified using custom TLDA plates on the selection set. Multivariate models were then built to define miRNA signatures of graft lesions.Results: A total of 754 miRNAs was quantified in the discovery set that included 32 Normal, 13 TCMR, 25 IF/TA and 18 ABMR samples. Our statistical pipeline identified 140 candidates that were assessed in the validation cohort of 32 Normal, 13 TCMR, 26 IF/TA and 28 ABMR samples. The table shows the association between histological phenotypes and miRNA-derived statisticalmodels in the validation cohort.Conclusion: We identified a small set of miRNAs within kidney allograft biopsies with a strong association with TCMR and ABMR. These miRNA signatures might provide useful molecular tools to improve allograft assessment. Their diagnostic performance is currently being investigated in our BIOMARGIN trans-sectional study of 312 consecutive allograft samples.
Published: 2017
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36. FP7 BIOMARGIN shows that a small set of blood micro-RNAs is associated with acute kidney allografts rejection

Author: Tinel, Claire, Benon, A., Gazut, Stéphane, Naesens, Maarten, Gwinner, Wilfried, Essig, Marie, Marquet, Pierre, Anglicheau, Dany, Département de Néphrologie [CHU Necker], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-CHU Necker - Enfants Malades [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP), Institut Necker Enfants-Malades (INEM - UM 111 (UMR 8253 / U1151)), Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Université Catholique de Louvain = Catholic University of Louvain (UCL), Hannover Medical School [Hannover] (MHH), Service de Néphrologie, Dialyse, Transplantations [CHU Limoges], CHU Limoges, Pharmacologie des Immunosuppresseurs et de la Transplantation (PIST), Université de Limoges (UNILIM)-CHU Limoges-Génomique, Environnement, Immunité, Santé, Thérapeutique (GEIST FR CNRS 3503)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Société Francophone de Transplantation, European Project: 305499,EC:FP7:HEALTH,FP7-HEALTH-2012-INNOVATION-1,BIOMARGIN(2013), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (APHP)-CHU Necker - Enfants Malades [AP-HP], Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Université Catholique de Louvain (UCL), CHU Necker - Enfants Malades [AP-HP], and Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)
Subjects: microRNAs (miRNAs), TCMR, IF/TA, microRNA profiling, microfluidic card, biomarkers, histological phenotype, [SDV.BIBS]Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM], [SDV.MHEP.UN]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Urology and Nephrology, multivariate analysis, kidney graft lesions, blood, [SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], allograft biopsy, ABMR
Abstract: International audience; Background: FP7 Biomargin aimed at detecting and validating biomarkers of kidney graft lesions. In this study, we investigated the diagnostic potential of microRNAs (miRNAs) in whole blood samples.Methods/Materials: Blood samples were collected at the time of protocol or for-cause biopsies in 4 European clinical centers. Biopsies were retrospectively selected after centralized histological reading by expert pathologists, and classified into 4 groups (Normal, ABMR, TCMR or IF/TA), to build two independent case-control studies (discovery- and selection sets). GlobalmicroRNA (miRNAs) profiling was performed on blood samples from the discovery set by microfluidic cards. A statistical pipeline including 2 uni- and 5 multivariate analyses was applied to identify a list of biomarker candidates associated with one of the 4 groups. This list of miRNAs was quantified using custom TLDA plates on the selection set. Multivariate models were then built todefine miRNAs signature of graft lesions. Results: A total of 754 miRNAs was quantified in the discovery set that included 42 Normal, 17 TCMR, 37 IF/TA and 30 ABMR samples. Our statistical pipeline identified 141 candidates that were assessed in the selection cohort of 37 Normal, 23 TCMR, 41 IF/TA and 37 ABMR samples. The table shows the association between histological phenotypes and miR-derived statisticalmodels in the selection cohort. Conclusion: We identified a small subset of miRNAs in the blood with a strong association with ABMR and/or TCMR, thus providing the basis for innovative non-invasive molecular tools development. Their diagnostic performanceis currently being investigated in blood samples collected at time of 453 consecutive allograft biopsies in our BIOMARGIN trans-sectional study.
Published: 2017
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37. FP7 BIOMARGIN shows that small sets of intra-graft microRNAs are strongly associated with renal allograft lesions

Author: Tinel, C., Benon, A., Morin, Lise, Gazut, Stéphane, Naesens , Maarten, Gwinner, Wilfried, Essig, Marie, Marquet, Pierre, Anglicheau, Dany, Département de Néphrologie [CHU Necker], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (APHP)-CHU Necker - Enfants Malades [AP-HP], Institut Necker Enfants-Malades (INEM - UM 111 (UMR 8253 / U1151)), Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Université Catholique de Louvain (UCL), Hannover Medical School [Hannover] (MHH), Service de Néphrologie, Dialyse, Transplantations [CHU Limoges], CHU Limoges, Pharmacologie des Immunosuppresseurs et de la Transplantation (PIST), Université de Limoges (UNILIM)-CHU Limoges-Génomique, Environnement, Immunité, Santé, Thérapeutique (GEIST FR CNRS 3503)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Société francophone de transplantation, European Project: 305499,EC:FP7:HEALTH,FP7-HEALTH-2012-INNOVATION-1,BIOMARGIN(2013), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-CHU Necker - Enfants Malades [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Université Catholique de Louvain = Catholic University of Louvain (UCL), CHU Necker - Enfants Malades [AP-HP], and Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)
Subjects: qPCR, kidney graft lesions, Renal allograft, non-invasive molecular signature, [SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], biomarkers, messenger RNAs, biopsy, urine cell pellets, [SDV.BIBS]Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM], [SDV.MHEP.UN]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Urology and Nephrology, urine
Abstract: International audience; Background: FP7 Biomargin aimed at detecting and validating biomarkers of kidney graft lesions. In this study, we investigated the diagnostic potential of messenger RNAs (mRNAs) in urine samples.Methods/Materials: Urine samples were collected at the time of protocol or for-cause biopsies in 4 European clinical centers. Patients were retrospectively selected after centralized histological reading of their biopsy by expert pathologists, and classified into 4 groups (normal, ABMR, TCMR or IF/TA). Absolute quantification of mRNAs was performed on urine cell pellets by qPCR.A statistical pipeline including 2 uni- and 5 multivariate analyses was applied to identify which biomarker candidates were associated with one of the 4 groups. Multivariate models were built to define parsimonious subsets of mRNAs thatcollectively were highly associated with graft lesions.Results: A total of 24 mRNAs was quantified on 238 urine cell pellets from the case-control study, which included 73 Normal, 34 TCMR, 71 IF/TA and 60 ABMR samples. A set of 4 mRNAs differentiates patients with a biopsy showing acute rejection (AMBR or TCMR) from a normal biopsy (mean AUC = 0.73). Another set of 3 mRNAs discriminates the patients with a biopsy showing acute rejection from IFTA (mean AUC = 0.72). Finally, among the rejection group, a 4 gene signature enables to distinguish ABMR from TCMR (mean AUC = 0.77).Conclusion: We identified small subsets of urine mRNAs, which enable a multistep approach to discriminate patients into 4 clinically relevant situations. These non-invasive molecular signatures could advise clinicians on the indication of performing a biopsy. The diagnostic performance of our mRNA signatures is currently been investigated in a trans-sectional set of urine samples, obtained at the time of 458 consecutive biopsies. Their predictive performance will then be assessed in a prospective Cohort Study.
Published: 2017
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38. SAW Sensor’s Frequency Shift Characterization for Odor Recognition and Concentration Estimation

Author: Emmanuel Scorsone, Olivier Hotel, Christine Mer-Calfati, Jean-Philippe Poli, Samuel Saada, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire Capteurs Diamant (LCD-LIST), French Transgovernmental CBRN-E R&D Program, Intelligence Artificielle et Apprentissage Automatique (LI3A), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))
Subjects: electronic nose, concentration evaluation, 02 engineering and technology, SAW sensors, 01 natural sciences, frequency shift viscoelastic effect, electronic noses, [INFO.INFO-TS]Computer Science [cs]/Signal and Image Processing, sensor, Convergence (routing), Feature (machine learning), Frequency modulation, temporal concentration profile estimation, parameter optimization, viscoelasticity, instrumentation, Chemistry, feature extraction, Time constant, Loading, 021001 nanoscience & nanotechnology, Kernel regression, mass loading effect amplitudes, deconvolution method, Deconvolution, 0210 nano-technology, Biological system, Convergence, SAW sensor frequency shift characterization, [PHYS.PHYS.PHYS-DATA-AN]Physics [physics]/Physics [physics]/Data Analysis, Statistics and Probability [physics.data-an], Steady state (electronics), Surface acoustic waves, kernel regression method, deconvolution, odor concentration estimation, Chemical compounds, diamond, [CHIM.ANAL]Chemical Sciences/Analytical chemistry, Electronic engineering, odor recognition, [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det], Electrical and Electronic Engineering, odour recognition, signal processing, chemical compounds identification, detector, 010401 analytical chemistry, Function (mathematics), surface acoustic wave sensors, time constants, 0104 chemical sciences, Frequency estimation, chemical variables measurement, feature subset selection heuristic
Abstract: International audience; In this paper, we propose an approach to determine the time constants and the amplitudes of the mass loading effect and of the viscoelastic contribution of SAW sensor's frequency shift. This approach consists in optimizing a function of these parameters, which is independent of the concentration profile. We experimentally establish in laboratory conditions (T = 22 °C), on a data set composed of seven different gases, that these features are suitable for chemical compounds identification. In particular, we obtain a higher classification rate than the traditional amplitudes of the signals during the steady state, and we show that the classification success rate can be increased by using both of them in conjunction with a feature subset selection heuristic. We also propose a method based on deconvolution and kernel regression to estimate the temporal concentration profile.
Published: 2017
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39. Vers la classification de matériaux à partir de compositions chimiques incertaines

Author: Grivet Sébert, Arnaud, Poli, Jean-Philippe, Intelligence Artificielle et Apprentissage Automatique (LI3A), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, European Project: 653323,H2020,H2020-BES-2014,C-BORD(2015), Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST)
Subjects: fuzzy rules, online learning, [INFO.INFO-LO]Computer Science [cs]/Logic in Computer Science [cs.LO], artificial intelligence, incertitude, [INFO.INFO-AI]Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI], [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, machine learning, [INFO.INFO-LG]Computer Science [cs]/Machine Learning [cs.LG], Fuzzy decision tree, fuzzy logic, uncertainty, material classification, classification de matériaux, Arbre de décision flou, règles floues
Abstract: I.S.B.N. : 9782364936140; National audience; In this paper, a study about the classification of materials from their chemical composition is realized. The used method relies on a fuzzy decision tree and focuses on handling the uncertainty of the data by a technique we will explain. The complete algorithm is tested on simulated data sets, in the expectation of real data.; Dans cet article, une étude sur la classification de matériaux à partir de leur composition chimique est réalisée. La méthode utilisée se base sur un arbre de décision flou et l'accent est mis sur la gestion de l'incertitude des données, qui fait l'objet d'un traitement particulier que nous exposerons. L'algorithme complet est testé sur des jeux de données simulés, dans l'attente de données réelles.
Published: 2017

40. Portfolio implementation risk management using evolutionary multiobjective optimization

Author: Roman Denysiuk, Sandra Garcia-Rodriguez, António Gaspar-Cunha, David Quintana, Departamento Lenguajes y Ciencias de la Computación (LCC), Universidad de Málaga [Málaga] = University of Málaga [Málaga], Universidade do Minho = University of Minho [Braga], Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Spanish Ministry of Economy and Competitivity under grant ENE2014-56126-C2-2-R, Portuguese Foundation for Science and Technology under grant PEst-C/CTM/LA0025/2013 (Projecto Estrategico-LA 25-2013-2014-Strategic Project-LA 25-2013-2014), Universidade do Minho, Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), and Spanish Ministry of Economy and Competitivity under grant ENE2014-56126-C2-2-RPortuguese Foundation for Science and Technology under grant PEst-C/CTM/LA0025/2013 (Projecto Estrategico-LA 25-2013-2014-Strategic Project-LA 25-2013-2014)
Subjects: evolutionary computation, multiobjective optimization, portfolio optimization, robustness, ROBUST OPTIMIZATION, Mathematical optimization, Computer science, [QFIN.PM]Quantitative Finance [q-fin]/Portfolio Management [q-fin.PM], 0211 other engineering and technologies, 02 engineering and technology, Multi-objective optimization, lcsh:Technology, Evolutionary computation, lcsh:Chemistry, [STAT.ML]Statistics [stat]/Machine Learning [stat.ML], 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, General Materials Science, Trading strategy, Robustness (economics), Instrumentation, lcsh:QH301-705.5, Risk management, Fluid Flow and Transfer Processes, 021103 operations research, Science & Technology, business.industry, lcsh:T, Process Chemistry and Technology, General Engineering, Ciências Naturais::Ciências da Computação e da Informação, lcsh:QC1-999, Computer Science Applications, lcsh:Biology (General), lcsh:QD1-999, multi-objective optimization, lcsh:TA1-2040, Portfolio, 020201 artificial intelligence & image processing, Ciências da Computação e da Informação [Ciências Naturais], [MATH.MATH-OC]Mathematics [math]/Optimization and Control [math.OC], Project portfolio management, Portfolio optimization, business, lcsh:Engineering (General). Civil engineering (General), lcsh:Physics
Abstract: Portfoliomanagementbasedonmean-varianceportfoliooptimizationissubjecttodifferent sources of uncertainty. In addition to those related to the quality of parameter estimates used in the optimization process, investors face a portfolio implementation risk. The potential temporary discrepancybetweentargetandpresentportfolios,causedbytradingstrategies,mayexposeinvestors to undesired risks. This study proposes an evolutionary multiobjective optimization algorithm aiming at regions with solutions more tolerant to these deviations and, therefore, more reliable. The proposed approach incorporates a user’s preference and seeks a ﬁne-grained approximation of the most relevant efﬁcient region. The computational experiments performed in this study are based on a cardinality-constrained problem with investment limits for eight broad-category indexes and 15 years of data. The obtained results show the ability of the proposed approach to address the robustness issue and to support decision making by providing a preferred part of the efﬁcient set. The results reveal that the obtained solutions also exhibit a higher tolerance to prediction errors in asset returns and variance–covariance matrix., Sandra Garcia-Rodriguez and David Quintana acknowledge ﬁnancial support granted by the Spanish Ministry of Economy and Competitivity under grant ENE2014-56126-C2-2-R. Roman Denysiuk and Antonio Gaspar-Cunha were supported by the Portuguese Foundation for Science and Technology under grant PEst-C/CTM/LA0025/2013 (Projecto Estratégico-LA 25-2013-2014-Strategic Project-LA 25-2013-2014)., info:eu-repo/semantics/publishedVersion
Published: 2017
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41. Activated natural killer cell transcripts predict graft outcome in kidney transplantation: The BIOMARGIN study

Author: Yazdani, Saleh, Gazut, Stéphane, Anglicheau, Dany, Gwinner, Wilfried, Essig, Marie, Marquet, Pierre, Naesens, Maarten, University Hospitals Leuven [Leuven], Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Département de Néphrologie [CHU Necker], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-CHU Necker - Enfants Malades [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP), Hannover Medical School [Hannover] (MHH), Pharmacologie des Immunosuppresseurs et de la Transplantation (PIST), Université de Limoges (UNILIM)-CHU Limoges-Génomique, Environnement, Immunité, Santé, Thérapeutique (GEIST FR CNRS 3503)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), European Society for Organ Transplantation, European Project: 305499,EC:FP7:HEALTH,FP7-HEALTH-2012-INNOVATION-1,BIOMARGIN(2013), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Génomique, Environnement, Immunité, Santé, Thérapeutique (GEIST FR CNRS 3503)-Université de Limoges (UNILIM)-CHU Limoges, CHU Necker - Enfants Malades [AP-HP], and Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)
Subjects: ABMR diagnosis, RNA transcripts, graft failure, Cox, kidney transplantation, biomarkers, [SDV.BIBS]Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM], [SDV.MHEP.UN]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Urology and Nephrology, transcriptomics, NK cell genes, deconvolution algorithm, [SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], NK cell transcripts, biopsy sample, immune cell subtypes
Abstract: International audience; Background: Immune cells have been implicated in the graft failure after kidney transplantation. However, the best therapeutic target(s) among immune cells subtypes have not been identified yet. We aimed therefore to identify which immune cell subtypes possess the highest prognostic value for graft failure.Methods: We recently described the role of activated NK cell transcripts in ABMR diagnosis and activity in BIOMARGIN. Here, we applied an innovative deconvolution algorithm to estimate the relative fraction of immune cells subsets, using RNA transcripts expression of 547 genes in a dataset of 282 indication biopsy samples. These estimates were corrected for the globalinflammation in each biopsy.Results: Analysis of estimated immune cells subsets infiltration, based on deconvolution of transcriptomic data, showed that activated NK cells have the highest discriminative power in predicting graft failure at both 1 and 2 years post-biopsy in all biopsies; irrespective of rejection (AUC = 0.74; p < 0.0001 and AUC = 0.67; p = 0.0006, respectively), and within biopsies with rejection (AUC = 0.79 (p = 0.002) and AUC = 0.68 (p = 0.03), respectively). Cox proportional hazard analyses confirmed that activated NK cells were the cell type most robustly associated with graft failure (HR 3.60; p < 0.0001), especially in biopsies with acute rejection (HR 3.89; p = 0.002). We then evaluated individual NK cell transcripts expression in relation to graft failure. Using both the differentially expressed genes from the deconvolution algorithm and a literature-based NK-cell related transcript set, the prognostic performance of individual activated NK cell genes for post-biopsy kidney allograft failure was confirmed.Conclusion: These findings, in addition the emerging role of NK cells infiltration in ABMR diagnosis and activity, offer promising new avenues for development of NK-cell targeted prognostic biomarkers and therapeutic strategies to prevent or attenuate graft failure.
Published: 2017
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42. THE ACTIVITY OF ANTIBODY-MEDIATED REJECTION IN KIDNEY TRANSPLANTATION IS REFLECTED BY ACTIVATED NATURAL KILLER CELL TRANSCRIPTS: THE BIOMARGIN STUDY

Author: Yazdani, Saleh, Gazut, Stéphane, Anglicheau, Dany, Gwinner, Wilfried, Essig, Marie, Marquet, Pierre, Naesens , Maarten, University Hospitals Leuven [Leuven], Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Département de Néphrologie [CHU Necker], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-CHU Necker - Enfants Malades [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP), Hannover Medical School [Hannover] (MHH), Pharmacologie des Immunosuppresseurs et de la Transplantation (PIST), Université de Limoges (UNILIM)-CHU Limoges-Génomique, Environnement, Immunité, Santé, Thérapeutique (GEIST FR CNRS 3503)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), European Society for Organ Transplantation, European Project: 305499,EC:FP7:HEALTH,FP7-HEALTH-2012-INNOVATION-1,BIOMARGIN(2013), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), CHU Necker - Enfants Malades [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP), and Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Génomique, Environnement, Immunité, Santé, Thérapeutique (GEIST FR CNRS 3503)-Université de Limoges (UNILIM)-CHU Limoges
Subjects: kidney transplant, [SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], Antibody-mediated rejection (ABMR), biopsy, mRNA markers, bioinformatics, [SDV.MHEP.CHI]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Surgery, activated NK cell transcripts, [SDV.BIBS]Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM], [SDV.MHEP.UN]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Urology and Nephrology, transcriptomic analysis
Abstract: International audience; Background: Antibody-mediated rejection (ABMR) is now recognized as a foremost cause of kidney graft failure. Identification of the best therapeutic target(s) for ABMR still remains largely elusive. We therefore aimed to elucidate the principal immune cell subtypes in ABMR. Methods: We used unbiased microarray transcriptomic analyses in the BIOMARGIN case-control study (n = 95) and in three publicly available external datasets (n = 985) of kidney transplant biopsies (in total 1080 biopsies). Given the co-occurrence of ABMR and TCMR, we built an innovative bioinformatics pipeline to discriminate ABMR-specific mRNA markers.Results: Our pipeline showed specific differential expression of 652 ABMR-specific transcripts (503 unique genes). Pathway analysis illustrated enrichment of immune pathways in ABMR, specifically NK cell pathways. Next, we used a recent deconvolution algorithm to estimate the relative fraction of major leukocytes subtypes based on the mRNA transcripts expression. This independent analysis further corroborated the prominent role of activated NK cell transcripts in ABMR in the BIOMARGIN dataset, which was validated in the external cohorts. No other cell type differentiated ABMR from TCMR. Theestimated infiltration of activated NK cells specifically reflected histological lesions of ABMR disease activity (glomerulitis and peritubular capillaritis). Logistic regression analysis showed that activated NK cell infiltration, estimated from the micro-array gene expression data, was highly specific for ABMR vs. no rejection (AUC = 0.92), but also discriminated ABMR from TCMR(AUC = 0.77).Conclusion: These thoroughly validated data in 1080 kidney allograft biopsies show that NK cell activation has great potential as therapeutic target in ABMR, and that intrarenal NK cell-specific gene sets could be used as biomarker for ABMR activity.
Published: 2017
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43. WHODID: Web-based interface for Human-assisted factory Operations in fault Detection, Identification and Diagnosis

Author: Pierre Blanchart, Cédric Gouy-Pailler, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Ceci M., Dzeroski S., Malerba D., Altun Y., Das K., Read J., Zitnik M., Stefanowski J., Mielikainen T., Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST)
Subjects: Production line, Artificial intelligence, Computer intelligences, Computer science, Maintenance, Real-time computing, Computational intelligence, Context (language use), 02 engineering and technology, Fault (power engineering), 01 natural sciences, Fault detection and isolation, 010104 statistics & probability, Fault identification, [INFO.INFO-LG]Computer Science [cs]/Machine Learning [cs.LG], Tree ensembles, 020204 information systems, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, identification and diagnosis, recurrent neural networks, 0101 mathematics, Posteriori analysis, Learning systems, Forestry, Production monitoring, Websites, interpretability of gradient boosted tree ensemble models, fault detection, Tree (data structure), Identification (information), Production units, Gradient boosting, Factory (object-oriented programming), Feature extraction, Manufacturing process, industrial process monitoring, Multimedia systems
Abstract: Conference of European Conference on Machine Learning and Principles and Practice of Knowledge Discovery in Databases, ECML PKDD 2017 ; Conference Date: 18 September 2017 Through 22 September 2017; Conference Code:209269; International audience; We present WHODID: a turnkey intuitive web-based interface for fault detection, identification and diagnosis in production units. Fault detection and identification is an extremely useful feature and is becoming a necessity in modern production units. Moreover, the large deployment of sensors within the stations of a production line has enabled the close monitoring of products being manufactured. In this context, there is a high demand for computer intelligence able to detect and isolate faults inside production lines, and to additionally provide a diagnosis for maintenance on the identified faulty production device, with the purpose of preventing subsequent faults caused by the diagnosed faulty device behavior. We thus introduce a system which has fault detection, isolation, and identification features, for retrospective and on-the-fly monitoring and maintenance of complex dynamical production processes. It provides real-time answers to the questions: " is there a fault? " , " where did it happen? " , " for what reason? ". The method is based on a posteriori analysis of decision sequences in XGBoost tree models, using recurrent neural networks sequential models of tree paths. The particularity of the presented system is that it is robust to missing or faulty sensor measurements, it does not require any modeling of the underlying, possibly exogenous manufacturing process, and provides fault diagnosis along with confidence level in plain English formulations. The latter can be used as maintenance directions by a human operator in charge of production monitoring and control.
Published: 2017
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44. Multi-agent solutions for energy systems: A model driven approach

Author: Saadia Dhouib, Chokri Mraidha, Hassan A. Sleiman, Lamia Ben Romdhane, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Département Ingénierie Logiciels et Systèmes (DILS), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))
Subjects: Platform Independent agent metamodel PIM4Agents, Standards, Common Information Model, Computer science, software agents, 020209 energy, Distributed computing, Interoperability, 02 engineering and technology, Ontology (information science), Common Information Model standard, Software, platform independent model, Unified Modeling Language, Electricity, Common Information Model (electricity), MDE technique, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Ontologies, [INFO.INFO-SY]Computer Science [cs]/Systems and Control [cs.SY], Proposals, energy systems, software solutions, computer.programming_language, Reusability, Platform-independent model, Energy, business.industry, Multi-agent system, [SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, Metamodeling, multi-agent systems (MAS), [INFO.INFO-MA]Computer Science [cs]/Multiagent Systems [cs.MA], open systems, business, computer, Unified modeling language
Abstract: International audience; The complexity and intelligence of energy systems has increased in the recent years, whereas using Multi-agents system (MAS) technology has been recommended by IEEE for developing software solutions for modeling, controlling, and simulating their behaviors. Available MAS solutions for energy systems are generally designed for resolving specific problems by proposing ad-hoc solutions, without considering interoperability and reusability. We propose a methodology, based on the Model-Driven Engineering (MDE) technique, for developing MAS solutions for energy systems. Our methodology uses the Common Information Model standard (CIM), recommended by IEEE, and the existing Platform Independent agent metamodel PIM4Agents. Our proposal allows modeling MAS solutions for power engineering applications, by means of a platform independent model that abstracts developers from existing agent-oriented methodologies and platforms. Applying model transformations, the generated models can be transformed and executed within several agent platforms such as JACK and JADE. The proposal has been partially validated by means of a well-known test case.
Published: 2017
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45. A post-nonlinear mixture model approach to binary matrix factorization

Author: David Brie, Anthony Larue, Sebastian Miron, Mamadou Diop, CEA Tech Grand-Est (DGDE), CEA Tech en régions (CEA-TECH-Reg), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Centre de Recherche en Automatique de Nancy (CRAN), Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Outils d'Analyse des Données (LOAD), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, CEA Tech Alsace Champagne-Ardenne Lorraine, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL), Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST)
Subjects: Inverse problems, Signal processing, Mathematical optimization, binary matrix product, sufficient condition, post-nonlinear mixture model approach, 0102 computer and information sciences, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Matrix decomposition, Non-negative matrix factorization, BFM model, Factorization, [INFO.INFO-TS]Computer Science [cs]/Signal and Image Processing, 020204 information systems, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Logical matrix, NMF problem, Mathematics, necessary condition, nonnegative matrix factorization, Inverse problem, Binary Matrix Factorization problem, Mixture model, nonlinear function, Europe, Nonlinear system, constrained NMF, Cost function, 010201 computation theory & mathematics, Identifiability, Mixture models, Signal processing algorithms, Algorithm, [MATH.MATH-NA]Mathematics [math]/Numerical Analysis [math.NA]
Abstract: International audience; In this paper, we address the Binary Matrix Factori-zation (BMF) problem which is the restriction of the nonnegative matrix factorization (NMF) to the binary matrix case. A necessary and sufficient condition for the identifiability for the BFM model is given. We propose to approach the BMF problem by the NMF problem using a nonlinear function which guarantees the binarity of the reconstructed data. Two new algorithms are introduced and compared in simulations with the state of art BMF algorithms.
Published: 2017
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46. Optimal transport-based dictionary learning and its application to Euclid-like Point Spread Function representation

Author: Jean-Luc Starck, David Coeurjolly, Marco Cuturi, Fred Ngolè, Nicolas Bonneel, Matthieu Heitz, Morgan A. Schmitz, Gabriel Peyré, Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Geometry Processing and Constrained Optimization (M2DisCo), Laboratoire d'InfoRmatique en Image et Systèmes d'information (LIRIS), Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Modélisation Géométrique, Géométrie Algorithmique, Fractales (GeoMod), Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, École Nationale de la Statistique et de l'Administration Économique (ENSAE Paris), Département de Mathématiques et Applications - ENS Paris (DMA), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Yue M. Lu, Dimitri Van De Ville, Manos Papadakis, Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Université Lumière - Lyon 2 (UL2), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), and École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Subjects: Point spread function, Point Spread Function, online learning, 010103 numerical & computational mathematics, 01 natural sciences, Measure (mathematics), learning method, learned atom, Set (abstract data type), Matrix (mathematics), [INFO.INFO-LG]Computer Science [cs]/Machine Learning [cs.LG], Wasserstein distance, 0101 mathematics, Image warping, Representation (mathematics), Mathematics, business.industry, Optimal Transport, 010102 general mathematics, artificial intelligence, Dictionary Learning, [INFO.INFO-GR]Computer Science [cs]/Graphics [cs.GR], image processing, machine learning, Cover (topology), [INFO.INFO-TI]Computer Science [cs]/Image Processing [eess.IV], [MATH.MATH-OC]Mathematics [math]/Optimization and Control [math.OC], Artificial intelligence, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], business, Algorithm, Feature learning
Abstract: International audience; Optimal Transport theory enables the definition of a distance across the set of measures on any given space. This Wasserstein distance naturally accounts for geometric warping between measures (including, but not exclusive to, images). We introduce a new, Optimal Transport-based representation learning method in close analogy with the usual Dictionary Learning problem. This approach typically relies on a matrix dot-product between the learned dictionary and the codes making up the new representation. The relationship between atoms and data is thus ultimately linear. By reconstructing our data as Wasserstein barycenters of learned atoms instead, our approach yields a representation making full use of the Wasserstein distance's attractive properties and allowing for non-linear relationships between the dictionary atoms and the datapoints. We apply our method to a dataset of Euclid-like simulated PSFs (Point Spread Function). ESA's Euclid mission will cover a large area of the sky in order to accurately measure the shape of billions of galaxies. PSF estimation and correction is one of the main sources of systematic errors on those galaxy shape measurements. PSF variations across the field of view and with the incoming light's wavelength can be highly non-linear, while still retaining strong geometrical information, making the use of Optimal Transport distances an attractive prospect. We show that our representation does indeed succeed at capturing the PSF's variations.
Published: 2017
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47. Multiresolution analysis of functions on directed networks

Author: Gabriel Rilling, Harry Sevi, Pierre Borgnat, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire de Physique de l'ENS Lyon (Phys-ENS), École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon, Lu Y.M., Van De Ville D., Papadakis M., Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Métrologie Instrumentation & Information ( DM2I ), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies ( LIST ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, Laboratoire de Physique de l'ENS Lyon ( Phys-ENS ), École normale supérieure - Lyon ( ENS Lyon ) -Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), and Lu Y.M., Van De Ville D., Van De Ville D., Papadakis M.
Subjects: Computer science, Multiresolution analysis, Basis function, 010103 numerical & computational mathematics, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Operator (computer programming), [INFO.INFO-TS]Computer Science [cs]/Signal and Image Processing, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, 0101 mathematics, Discrete mathematics, Eigenvalues and eigenfunctions, [ PHYS ] Physics [physics], Basis (linear algebra), Stochastic process, Dirichlet energy, Directed network, Random processes, 020206 networking & telecommunications, Directed graph, Fourier basis, Random walk, Novel design, Orthogonal basis, Random Walk, Frame-based, [MATH.MATH-NA]Mathematics [math]/Numerical Analysis [math.NA], [PHYS.PHYS.PHYS-DATA-AN]Physics [physics]/Physics [physics]/Data Analysis, Statistics and Probability [physics.data-an], Directed graphs
Abstract: Conference of Wavelets and Sparsity XVII 2017 ; Conference Date: 6 August 2017 Through 9 August 2017; Conference Code:131333; International audience; We introduce a novel design for analyzing and approximating functions defined on the vertices of a directed graph Γ in a multi-scale fashion. The starting point of our construction is the setting-up of a frequency notion through the study of the Dirichlet energy of random walk operator's eigenfunctions. By this alluring frequency interpretation, the set of random walk's eigenfunctions is considered as the Fourier basis for functions over directed graphs. We are thus able to construct a multi-scale frame based on the bi-orthogonal basis of the random walk on directed graphs. This multi-resolution frame paves thus the way to a generalization of the diffusion wavelet framework to the directed scope.
Published: 2017
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48. An Assisted Workflow for the Early Design of Nearly Zero Emission Healthcare Buildings

Author: Roberto A.A.L. Traversari, Steffen Hempel, Hassan A. Sleiman, Sander Bruinenberg, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), The Netherlands Organisation for Applied Scientific Research (TNO), DEMO Consultants, European Project: 608739,EC:FP7:NMP,FP7-2013-NMP-ENV-EeB,STREAMER(2013), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST)
Subjects: Engineering, early decision support, Control and Optimization, nearly zero emission buildings, 020209 energy, early cost assessment, building energy efficiency, building design optimization, healthcare buildings, optimal building design, early energy assessment, early design validation, Dashboard (business), ENERGY BUILDINGS, Energy Engineering and Power Technology, 02 engineering and technology, Building design, User requirements document, lcsh:Technology, 7. Clean energy, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Electrical and Electronic Engineering, Engineering (miscellaneous), lcsh:T, Renewable Energy, Sustainability and the Environment, business.industry, DATA processing & computer science, Energy consumption, PERFORMANCE, [INFO.INFO-IA]Computer Science [cs]/Computer Aided Engineering, EXPERIMENTAL FEEDBACK, Configurator, Workflow, 13. Climate action, Information model, Systems engineering, ddc:004, business, Energy (miscellaneous), Efficient energy use, [SPI.GCIV.EC]Engineering Sciences [physics]/Civil Engineering/Eco-conception
Abstract: International audience; Energy efficiency in buildings is one of the main goals of many governmental policies due to their high impact on the carbon dioxide emissions in Europe. One of these targets is to reduce the energy consumption in healthcare buildings, which are known to be among the most energy-demanding building types. Although design decisions made at early design phases have a significant impact on the energy performance of the realized buildings, only a small portion of possible early designs is analyzed, which does not ensure an optimal building design. We propose an automated early design support workflow, accompanied by a set of tools, for achieving nearly zero emission healthcare buildings. It is intended to be used by decision makers during the early design phase. It starts with the user-defined brief and the design rules, which are the input for the Early Design Configurator (EDC). The EDC generates multiple design alternatives following an evolutionary algorithm while trying to satisfy user requirements and geometric constraints. The generated alternatives are then validated by means of an Early Design Validator (EDV), and then, early energy and cost assessments are made using two early assessment tools. A user-friendly dashboard is used to guide the user and to illustrate the workflow results, whereas the chosen alternative at the end of the workflow is considered as the starting point for the next design phases. Our proposal has been implemented using Building Information Models (BIM) and validated by means of a case study on a healthcare building and several real demonstrations from different countries in the context of the European project STREAMER.
Published: 2017
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49. A multi-agent system for energy trading between prosumers

Author: Maxime Velay, Mario Sisinni, Meritxell Vinyals, Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, R2M Solution, European Project: 619682,EC:FP7:ICT,FP7-ICT-2013-11,MAS2TERING(2014), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA))
Subjects: Computer science, 020209 energy, Distributed computing, distributed optimisation, Context (language use), 02 engineering and technology, 7. Clean energy, Supply and demand, 0502 economics and business, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, multi-agent systems, 050207 economics, business.industry, Multi-agent system, alternating direction method of multipliers, [SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, 05 social sciences, Novelty, local energy exchange, Local community, [INFO.INFO-MA]Computer Science [cs]/Multiagent Systems [cs.MA], Distributed generation, Energy trading, prosumer community, [MATH.MATH-OC]Mathematics [math]/Optimization and Control [math.OC], business, Energy (signal processing)
Abstract: International audience; Local energy communities are identified as a promising approach to efficiently integrate distributed generation whereas keeping costs down for prosumers. In this context, we propose a multi-agent system to collectively optimise the energy flows of a local community of prosumers. The novelty and strength of our approach resides in the use of decentralised decision making algorithms, based on the alternating direction method of multipliers, to orchestrate the demand and supply of a large number of homes. Our preliminary results show how the proposed approach can significantly increase the self-consumption level of the community while significantly reducing the energy bills of its members.
Published: 2017
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50. Requirements for future control room and visualisation features in the Web-of-Cells framework defined in the ELECTRA project

Author: Laurence Cornez, Mattia Marinelli, Roberto Zuelli, Carlo Tornelli, Andrei Z. Morch, Ricerca sul Sistema Energetico (RSE), Danmarks Tekniske Universitet = Technical University of Denmark (DTU), Stiftelsen for INdustriell og TEknisk Forskning Digital [Trondheim] (SINTEF Digital), Laboratoire d'analyse des données et d'intelligence des systèmes (LADIS), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, European Project: 609687,EC:FP7:ENERGY,FP7-ENERGY-2013-IRP,ELECTRA(2013), Technical University of Denmark [Lyngby] (DTU), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST)
Subjects: [INFO.INFO-AR]Computer Science [cs]/Hardware Architecture [cs.AR], Engineering, future control room, Multimedia, business.industry, 020209 energy, web-of-cells framework, 020208 electrical & electronic engineering, [SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, flexible controls, 02 engineering and technology, General Medicine, computer.software_genre, Control room, visualisation features, Visualization, power system evolution, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [INFO.INFO-SY]Computer Science [cs]/Systems and Control [cs.SY], WoC power system control architecture, business, control room requirements, computer, web-of-cell power system control architecture
Abstract: International audience; This study outlines an overview of the general requirements for the control rooms of the future power systems (2030+). The roles and activities in the future control centres will evolve with respect to the switching, dispatching and restoration functions currently active. The control centre operators will supervise on the power system and intervene-when necessary-thanks to the maturation and wide scale deployment of flexible controls. For the identification of control room requirements, general trends in power system evolution are considered and mainly the outcomes of the ELECTRA IRP project, that proposes a new Web-of-Cell (WoC) power system control architecture. Dedicated visualisation features are proposed, aimed to support the control room operators activities in a WoC-oriented approach. Furthermore, the work takes into account the point of view of network operators about future control rooms and feedback about the proposed visualisation features, collected by means of interviews and questionnaires.
Published: 2017
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