M2 Mathematics, Vision, Learning
Information
Objectives
The Master 2 MVA (Mathematics, Vision, Learning), created by the mathematics department of the ENS Paris-Saclay, is a unique master in France since its creation in 1996. In cooperation with several academic partners, it trains a large number of university and "grandes ecoles" students each year in Research, Development and Innovation for public and private organizations and companies in the field of mathematics applied to data, image and signal processing.The huge growth in the use of digital data in all fields of science, technology and society requires the training of high-level mathematical researchers mastering the acquisition and processing of digital data on the one hand, and their automatic interpretation on the other. These two aspects are strictly complementary and are reflected in the three terms characterizing the MVA program.
Career Opportunities
Career prospects
Après un Master ou Master + Doctorat : ingénieur (R&D, contrôle, production…)
Après un Master ou Master + Doctorat : chercheur ou enseignant-chercheur
Après un Master ou Master + Doctorat : ingénieur (recherche-développement, contrôle, production…) dans les domaines santé, pharmacie, agroalimentaire, biotechnologies, instruments et réactifs, cosmétique, dépollution et environnement
Après un Master ou Master + Doctorat : ingénieur (recherche et développement, contrôle, production…)
Après un Master : Ingénieur (analyste financier, économiste, statisticien)
Après un Master : Data scientist
Après un Master : Spécialiste en intelligence artificielle (IA)
Après un master : Chargé(e) d’études
ingénieur étude conception
Ingénieur d'études industrie / recherche publique
Ingénieur.e recherche & développement
Enseignant.es dans le secondaire
Fees and scholarships
The amounts may vary depending on the programme and your personal circumstances.
Capacity
Available Places
Target Audience and Entry Requirements
Admission: On a case-by-case basis, for holders of an M1 in mathematics, informatics or physics, or for 3rd-year engineering school students (potentially admitted for dual programmes, according to agreements).
Application Period(s)
From 01/05/2026 to 30/06/2026
Supporting documents
Compulsory supporting documents
Copy of the last diploma.
Copy of identity document.
Motivation letter.
All transcripts of the years / semesters validated since the high school diploma at the date of application.
Curriculum Vitae.
Certificate of English level (compulsory for non-English speakers) or GMAT / GRE test results.
Detailed description and hourly volume of courses taken since the beginning of the university program.
Additional supporting documents
Letter of recommendation or internship evaluation.
Certificate of English level (compulsory for non-English speakers).
VAP file (obligatory for all persons requesting a valuation of the assets to enter the diploma).
Document indicating the list of local M2 choices available here : https://urlz.fr/i3Lo.
Supporting documents :
- Residence permit stating the country of residence of the first country
- Or receipt of request stating the country of first asylum
- Or document from the UNHCR granting refugee status
- Or receipt of refugee status request delivered in France
- Or residence permit stating the refugee status delivered in France
- Or document stating subsidiary protection in France or abroad
- Or document stating temporary protection in France or abroad.
| Subjects | ECTS | Semestre | Lecture | directed study | practical class | Lecture/directed study | Lecture/practical class | directed study/practical class | distance-learning course | Project | Supervised studies |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Deep Learning | Semestre 1 | 24 | |||||||||
Deep LearningSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
24
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
The students are expected to have basic knowledge of Python. Programme / plan / contenus
The course aims to introduce students to Deep Learning through the development of practical projects. We expect that by the end of the course, the students will be able to implement and develop new methods in different domains:
Objectifs d'apprentissage
With the increase of computational power and amounts of available data, but also with the development of novel training algorithms and new whole approaches, many breakthroughs occurred over the few last years in Deep Learning for object and spoken language recognition, text generation, and robotics. This class will cover the fundamental aspects and the recent developments in deep learning in different domains: Computer Vision, Natural Language Processing, and Deep Reinforcement Learning. Organisation générale et modalités pédagogiques
Bibliographie
Deep Learning. Ian Goodfellow, Yoshua Bengio, and Aaron Courville, MIT Press, 2016. A Selective Overview of Deep Learning. Jianqing Fan, Cong Ma, Yiqiao Zhong. arXiv 2019. Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Fondements Théoriques du deep learning | Semestre 1 | 25 | 5 | ||||||||
Fondements Théoriques du deep learningSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
25
Practical study :
5
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Prérequis
Programme / plan / contenus
Nous commencerons par formaliser différents modèles de réseaux et par décrire des algorithmes de back-propagation utilisés pour leur minimisation. Le cœur du contenu mathématique du cours consistera ensuite en la présentation de résultats récents sur :
Ces résultats mathématiques seront complétés par la présentation moins mathématisée de différentes architectures et propriétés de réseaux utilisés en pratique. Objectifs d'apprentissage
L’objectif principal de ce cours est de présenter des résultats représentatifs de la recherche actuelle sur les justifications mathématiques des algorithmes d’apprentissage profond; puis de faire le lien avec la mise en pratique de ces algorithmes. Organisation générale et modalités pédagogiques
10 séances. Validation : – 1 examen final (90% de la note) – 1 travail à la maison avec implémentation d’algorithme (10% de la note) – Pour le rattrapage du cours, nous prévoyons de faire un examen de rattrapage dont la note remplacera les notes précédentes. Bibliographie
Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Audio Signal Processing - Time-Frequency Analysis | Semestre 2 | 21 | |||||||||
Audio Signal Processing - Time-Frequency AnalysisSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
21
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
Basics of linear algebra, calculus and Fourier transform. Programme / plan / contenus
Topics:
Objectifs d'apprentissage
Initiation to several signal processing techniques specific to audio processing. Organisation générale et modalités pédagogiques
Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Graphical models : Discrete inference and learning | Semestre 2 | 24 | |||||||||
Graphical models : Discrete inference and learningSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
24
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
Solid understanding of mathematical methods, including linear algebra, probability, integral transforms and differential equations. Programme / plan / contenus
This course will focus on discrete models, that is, cases where the random variables of the graphical models are discrete. After an introduction to the basics of graphical models, the course will then focus on problems in representation, inference, and learning of graphical models. We will cover classical as well as state of the art algorithms used for these problems. Several applications in machine learning and computer vision will be studied. Objectifs d'apprentissage
Probabilistic graphical models provide a powerful paradigm to jointly exploit probability theory and graph theory for solving complex real-world problems. They form an indispensable component in several research areas, such as statistics, machine learning, computer vision, where a graph expresses the conditional (probabilistic) dependence among random variables. Organisation générale et modalités pédagogiques
Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Modèles déformables et méthodes geodesiques | Semestre 2 | 21 | 9 | ||||||||
Modèles déformables et méthodes geodesiquesSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
21
Practical study :
9
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
Admission to MVA sufficient Programme / plan / contenus
Objectifs d'apprentissage
A large overview of methods and algorithms of deformable models for image segmentation, illustrated by concrete applications. Organisation générale et modalités pédagogiques
Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Deep Learning in Practice | Semestre 2 | 12 | 12 | ||||||||
Deep Learning in PracticeSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
12
Directed study :
12
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
Programme / plan / contenus
We will first emphasize the gap between practice and classical theory (e.g., number of parameters), and reconcile them thanks to recent theoretical advances. After a review of recent architectures, we will study visualization techniques, and check that undesired biases present in the dataset (e.g., sensitivity to gender when matching CVs to job offers) are not reproduced. We will then investigate practical issues when training neural networks, in particular data quantity (small or big data), application to reinforcement learning and physical problems, and automatic hyper-parameter tuning. Objectifs d'apprentissage
This course aims at providing insights and tools to address these practical aspects, based on mathematical concepts. Bibliographie
Related books: "Deep Learning" by I. Goodfellow, Y. Bengio and A. Courville. Examples of references: - "Do Deep Nets Really Need to be Deep?"; L. J. Ba, R. Caruana; NIPS 2014 - "Graph Attention Networks"; P. Velickovic, G. Cucurull, A. Casanova, A. Romero, P. Lio, Y. Bengio; ICLR 2018 - "Women also Snowboard: Overcoming Bias in Captioning Models"; L. A. Hendricks, K. Burns, K. Saenko, T Darrell, A Rohrbach; FAT-ML 2018 - "Scaling description of generalization with number of parameters in deep learning"; M. Geiger, A. Jacot, S. Spigler, F. Gabriel, L. Sagun, S. d'Ascoli, G. Biroli, C. Hongler. Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Nuages de points et modélisation 3D | Semestre 2 | 16 | 16 | ||||||||
Nuages de points et modélisation 3DSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
16
Practical study :
16
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Prérequis
Pré-requis scientifiques : géométrie, algèbre linéaire, probabilités. Pré-requis techniques (utiles pour le projet) : programmation (C, C++, Python ou Matlab). Programme / plan / contenus
Thèmes abordés :
Objectifs d'apprentissage
Ce cours donne un panorama des concepts et techniques d'acquisition, de traitement et de visualisation des nuages de points 3D, et de leurs fondements mathématiques et algorithmiques. Organisation générale et modalités pédagogiques
Projet basé sur un article de recherche. Déroulement du projet : 1/ Choix d’un article de recherche parmi des propositions ; 2/ Implémentation et tests du ou des algorithmes décrit(s) dans l’article ; 3/ Selon les cas, analyse de l’algorithme, de ses résultats, proposition de variante(s) ; 4/ Remise d’un document expliquant la méthode, les résultats ; et du code réalisé. Mode de rattrapage : Un étudiant ayant échoué à l’épreuve d’évaluation par projet, se verra la possibilité de choisir un autre projet dans une nouvelle liste d’articles proposée par les enseignants. Bibliographie
Images de profondeur, dir. J. Gallice, 2001, Hermès Science. Modélisation 3D automatique, F. Goulette, 1998, Presses de l'Ecole des Mines. Traitement de nuages de points denses et modélisation 3D d'environnements par système mobile LiDAR / Caméra, J.-E. Deschaud, 2010, thèse de doctorat MINES ParisTech. Rendu Par Points, Christophe Schlick, Patrick Reuter et Tamy Boubekeur, Informatique Graphique et Rendu, Hermès Publishing, 2007 Point-based graphics, M. Gross and H. Pfister editors, 2007, Morgan Kaufmann. Computer Graphics: Principle and Practice Physically-based Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Optimal transport for machine learning | Semestre 1 | 18 | |||||||||
Optimal transport for machine learningSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
18
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
Programme / plan / contenus
It starts by covering the basics of data representation and processing, including linear filtering and Wavelets. Objectifs d'apprentissage
This course reviews fundamental mathematical and numerical method for imaging sciences and machine learning. Optimal transport (OT) is a fundamental mathematical theory at the interface between optimization, partial differential equations and probability. It has recently emerged as an important tool to tackle a surprisingly large range of problems in data sciences, such as shape registration in medical imaging, structured prediction problems in supervised learning and training deep generative networks. This course will interleave the description of the mathematical theory with the recent developments of scalable numerical solvers. This will highlight the importance of recent advances in regularized approaches for OT which allow one to tackle high dimensional learning problems. The course will feature numerical sessions using Python. Organisation générale et modalités pédagogiques
The course is complemented by Python numerical homeworks extracted from the web site www.numerical-tours.com. Bibliographie
Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Algorithms and learning for protein science | Semestre 2 | 18 | 3 | ||||||||
Algorithms and learning for protein scienceSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
18
Practical study :
3
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
Training in algorithms / machine learning. Interest for biophysics / biology / medicine. Programme / plan / contenus
(1) Introduction: understanding protein functions at the atomic level (2) Protein structure prediction with AlphaFold2 and transformers (3) Molecular kinematics, inverse problems, loop sampling (4) Boltzmann samplers for sequences and structures (5) Computer practical (6) High-dimensional sampling: from the volume of polytopes to densities of states in statistical physics (7) Spatial partitions and applications Objectifs d'apprentissage
Proteins underlie all biological functions, yet, understanding their mechanisms at the atomic scale remains a fundamental open problem. The difficulties are inherent to complex dynamics in very high dimensional spaces. Indeed, with circa 5000 atoms and xyz coordinates per atom, a polypeptide chain of median size lives in a configuration space of dimension 15,000. While AlphaFold2 has been a game changer by providing plausible structures of selected (well folded) regions of proteins, it by no means provide insights on dynamics. In this context, the goal of this class is twofold. First, to cast the main problems related to protein dynamics into a rigorous mathematical / algorithmic framework. Second, to present some of the major ongoing developments, which feature a stimulating interplay between theoretical biophysics, geometry, topology, and machine learning. To get acquainted with real data, one course will be devoted to a computer practical providing background on standard molecular manipulations, and illustrating selected methods studied in class. Organisation générale et modalités pédagogiques
The courses consists of 6 lectures (cours magistral) of 3 hours each; plus one lecture consisting of a computer practical. Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Algorithms for speech and natural language processing | Semestre 2 | 21 | |||||||||
Algorithms for speech and natural language processingSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
21
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Prérequis
Basic linear algebra, calculus, probability theory. Programme / plan / contenus
Topics:
Objectifs d'apprentissage
Speech and natural language processing is a subfield of artificial intelligence used in an increasing number of applications; yet, while some aspects are on par with human performances, others are lagging behind. This course will present the full stack of speech and language technology, from automatic speech recognition to parsing and semantic processing. The course will present, at each level, the key principles, algorithms and mathematical principles behind the state of the art, and confront them with what is know about human speech and language processing. Students will acquire detailed knowledge of the scientific issues and computational techniques in automatic speech and language processing and will have hands on experience in implementing and evaluating the important algorithms. Organisation générale et modalités pédagogiques
Bibliographie
The recommended, but not obligatory textbook for the course is D. Jurafsky & J. Martin – Speech and Language Processing, 3rd (online) edition for already available chapters [J&M3], 2nd edition otherwise [J&M2]. Readings for each of the sessions will be provided by the instructors. Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Apprentissage pour les séries temporelles | Semestre 1 | 27 | 0 | 9 | |||||||
Apprentissage pour les séries temporellesSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
27
Practical study :
9
Directed study :
0
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Prérequis
Organisation générale et modalités pédagogiques
Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Séminaire Turing - Sûreté et interprétabilité des IA à usage général | Semestre 1 | 12 | |||||||||
Séminaire Turing - Sûreté et interprétabilité des IA à usage généralSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
12
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Modalités pédagogiques particulières
Module Opening Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Bayesian machine learning | Semestre 2 | 16 | 12 | ||||||||
Bayesian machine learningSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
16
Practical study :
12
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
Programme / plan / contenus
1/ Decision theory:
2/ Bayesian principles:
3/ Bayesian computation for ML:
4/ Bayesian nonparametrics:
5/ Bayesian methods for deep learning:
Objectifs d'apprentissage
By the end of the course, the students should:
Organisation générale et modalités pédagogiques
Bibliographie
Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Geometry processing and geometric deep learning | Semestre 1 | 12 | 14 | ||||||||
Geometry processing and geometric deep learningSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
12
Practical study :
14
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Audio signal Analysis, Indexing and Transformations | Semestre 2 | 14 | 10 | ||||||||
Audio signal Analysis, Indexing and TransformationsSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
14
Practical study :
10
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Prérequis
Basics of signal processing. Programme / plan / contenus
Objectifs d'apprentissage
The aim of this course is to span several domains of audio signal analysis including audio indexing (or machine listening), high-resolution audio spectral analysis, audio source separation, and audio transformations (3D sound rendering, sound effects and sound modifications). Organisation générale et modalités pédagogiques
Bibliographie
Y. Grenier, R. Badeau, G. Richard « Polycopiés de cours sur le traitement du signal audio (in French) », Télécom ParisTech. M. Mueller, D. Ellis, A. Klapuri, G. Richard, Signal Processing for Music Analysis", IEEE Journ. on Selected Topics in Sig. Proc., October 2011. Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Apprentissage Profond pour la Restauration et la Synthese d'Images | Semestre 2 | 24 | 12 | ||||||||
Apprentissage Profond pour la Restauration et la Synthese d'ImagesSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
24
Practical study :
12
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
Programme / plan / contenus
The miniaturisation of sensors and the evolution of computational capabilities has led to the ubiquitous presence of images. However, the increasing demand for image-based content also requires sophisticated post-processing (filtering, restoration etc.), in order to ensure good quality results. At the heart of these post-processings are image models, which allow us to establish powerful and efficient algorithms. Deep learning is the latest addition to a long list of such image models. We will explore many applications such as denoising, super-resolution, deblurring, texture synthesis and natural image generation. In each case we will present the strengths and limitations of the different techniques studied. In particular, we will present a critical analysis of the methods and show some of the pitfalls in which they sometimes fall. Objectifs d'apprentissage
The aim of this course is to present recent techniques based on deep learning for the quality of images, and to compare them to pre-existing methods. Organisation générale et modalités pédagogiques
Bibliographie
Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| 3D Computer Vision | Semestre 1 | 18 | 3 | ||||||||
3D Computer VisionSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
18
Directed study :
3
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Prérequis
Basic graduate level notions of linear algebra and optimization. Basic programming in C, C++ or java. Programme / plan / contenus
Objectifs d'apprentissage
Explore the theoretical foundations of 3D computer vision from multiple views, with emphasis on binocular stereo, and show the practical limitations in the algorithmic state of the art. Organisation générale et modalités pédagogiques
Bibliographie
Hartley, Richard, and Andrew Zisserman. Multiple view geometry in computer vision. Cambridge university press, 2003. Szeliski, Richard. Computer vision: algorithms and applications. Springer Science & Business Media, 2010. Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Interactions (Complexity, Stochasticity, Extrema & Rare events) | Semestre 1 | 24 | |||||||||
Interactions (Complexity, Stochasticity, Extrema & Rare events)Semester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
24
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Prérequis
Probability, Linear Algebra, Basic Statistics, Programming (eg C, Python, R). Some training in Statistical Physics may be a bonus but it is absolutely not a prerequisite. Programme / plan / contenus
Twelve 2-hour lectures (no exercice classes) covering the following points:
Objectifs d'apprentissage
Interactions are an intergal part of many systems, be they natural, social, articial and/or virtual. Their modelling and analysis has long posed challenges to the sciences { one may think of the three-body problem in classical mechanics, chaos theory in dynamical systems, feedback loops in climate science, particle systems in statistical physics, confounding variables in statistics, cities and transport systems in quantitative geography, markets in economics, opinion dynamics in social and political science... With the unprecedented availability of data and the advent of new theoretical and computational methods, several approaches in the contemporary mathematical sciences are relevant to tackle such systems: stochastic modelling, simulations, machine learning, to name but a few. This course will provide an introduction to the general question of modelling systems of interactions, covering notions such as complexity, emergence and self-organized criticality, as well as simulation tools known as agent-based models (ABMs). These models provide ways of designing and running in silico controlled experiments of complex real systems. They also provide means of testing statistical and analytical methods: in particular, we will examine methods to learn the structure and content of interactions and causal relationships using ABMs. We will also look at the occurrence, in stochastic processes, ABMs and other algorithms, of extreme and rare events arising from interactions. Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Biostatistics | Semestre 2 | 24 | 3 | ||||||||
BiostatisticsSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
24
Project :
3
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
There are no formal prerequisites to this course, but undergraduate courses in probability or statistics will help. Programme / plan / contenus
The course will both emphasize the principles and concepts underlying the different goals of clinical research (prediction and causation) and develop on specific statistical methods that can be used to plan studies and analyze data in this context. It will focus on notions and methods that are not covered by other courses of the master (e.g. design, survival analysis, causal inference), that will be tackled both from the theoretical and applied point-of-view. Methods will be illustrated on several practical examples. Objectifs d'apprentissage
The course aims at introducing both concepts and methods used in clinical (or medical) research. It is integrated to the health science theme of the master program. Organisation générale et modalités pédagogiques
Bibliographie
Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Problèmes inverses et imagerie : approches statistiques et stochastiques | Semestre 2 | 27 | |||||||||
Problèmes inverses et imagerie : approches statistiques et stochastiquesSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
27
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
Un minimum de pré-requis en probabilité et statistique est nécessaire, typiquement vecteurs gaussiens et estimation paramétrique. Programme / plan / contenus
On introduit dans ce cours des techniques d'analyse stochastique et statistique utiles en particulier pour résoudre des problèmes inverses et d'imagerie. Dans un problème d'imagerie typique (en échographie par exemple), on souhaite imager un milieu, qui peut être le corps humain en imagerie médicale ou la croûte terrestre en imagerie sismique. On dispose d'un ensemble de sources qui émettent des ondes et d'un ensemble de récepteurs qui enregistrent les ondes réfléchies par le milieu. Il s'agit de traiter les données enregistrées pour reconstruire le milieu, en construire une image. Malheureusement, d'une part ces problèmes sont mal posés, dans le sens où les seules données expérimentales ne suffisent pas à déterminer le milieu. Il est donc nécessaire d'ajouter des contraintes ou des a priori qui permettent de régulariser le problème et de réduire l'espace de recherche. D'autre part, les données expérimentales sont entachées de bruit, qui peut être du bruit de source, du bruit de mesure, ou du bruit de milieu. Il se trouve que des idées originales pour traiter ces problèmes sont apparues récemment. Ces idées sont basées sur des outils probabilistes qu'on développera dans ce cours. Objectifs d'apprentissage
Proposer différentes techniques d’analyse stochastique et statistique utiles pour résoudre des problèmes inverses et d’imagerie multi-capteurs (type échographie ultrasonore ou imagerie sismique). Organisation générale et modalités pédagogiques
L'UE se compose de 8 cours de 3 heures chacun (cours au tableau) de janvier à mars, plus un cours pour les exposés des étudiants. L'évaluation consiste en un projet réalisé seul ou en binôme, avec remise d'un rapport écrit et d'un code (ou d'un notebook jupyter) et présentation d'un exposé lors du 9ème cours. Le rattrapage éventuel consiste en un nouveau projet (éventuellement lié au projet original) avec remise d'un rapport écrit et d'un code (ou d'un notebook jupyter). Bibliographie
Des notes de cours (en anglais) sont distribuées : 1/ Quelques résultats sur l'équation des ondes : fonction et identités de Green. Expérience de retournement temporel des ondes. 2/ Problèmes inverses mal posés : analyse bayésienne et régularisation. Imagerie par moindres carrés. 3/ Propriétés spectrales des processus aléatoires stationnaires. Imagerie par corrélations croisées. 4/ Propriétés des processus gaussiens. Caractérisation du bruit de speckle. 5/ Théorie des matrices aléatoires. Détection, localisation et identification de réflecteurs. Voir aussi : [1] H. Ammari, J Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Responsible machine learning | Semestre 1 | 10 | |||||||||
Responsible machine learningSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
10
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Prérequis
Probabilités et statistiques (niveau M1), bases du Machine Learning. Programme / plan / contenus
Throughout this course, we will debate how this balance can be achieved. This will be done through unpacking the main pillars of AI, both from a CS perspective and from a legal/ policy perspective. In recent years, many countries, private companies, standard bodies, and international organizations, have been calling for governing AI through principles. Those principles include for example fairness, accountability, transparency and human agency. The literature about each one of those components is on the rise both in the CS/ ML domains, and in the social sciences. In each session, we will dive into one of the components, discuss from a theoretical perspective what are the considerations that each domain is adding to the equation, and demonstrate how practically, using real life case studies, we can bridge the gap and merge them into a solution that addresses both. Objectifs d'apprentissage
This course will examine the mutual relationship between law, computer science and public policy. With the wide spread of artificial intelligence, the link between these domains is becoming more and more ambiguous. On one hand, the noticeable benefits that AI algorithms are bringing to our life are leading to a hype of AI, and both policy makers and engineers are seeing automation as a feasible solution for many longstanding societal issues. On the other hand, the gap between the disciplines is growing, misunderstanding of technical terms and concepts is leading lawyers and policy makers to oppose to the deployment of the technology in certain domains, or pressuring them to pass regulation that could hinder innovation. And the lack in understanding the complex socio-political context in which algorithms are operating in, as well as the laws and policies governing this domain, is leading computer scientists to develop solutions that are not compliant and can exacerbate existing biases. Organisation générale et modalités pédagogiques
Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Geometric Data analysis | Semestre 1 | 14 | 7 | ||||||||
Geometric Data analysisSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
14
Practical study :
7
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Prérequis
Linear algebra, basic programming with Python Programme / plan / contenus
This class provides foundational background for geometry in machine learning. This will be of interest to students who also attend the following lectures: 1st semester: – Medical image analysis – Computational optimal transport – Topological data analysis – Deep learning 2nd semester: – Geometry and shapes spaces – Kernel methods for machine learning – 3D point clouds – Deep learning for medical imaging – Graphs in machine learning – Generative models for imaging – Inverse problems and imaging – Deformable models and geodesic methods – Information and statistical physics – Numerical PDEs for image analysis. Objectifs d'apprentissage
Machine learning sits at the intersection between modelling, software engineering and statistics: data scientists write programs that must satisfy domain-specific constraints, scale up to real data and can be trained with guarantees. In this context, geometry is a convenient tool to encode expert knowledge. Clever distances between data samples allow our methods to enforce fundamental properties while keeping a simple mathematical form. This is especially relevant when dealing with structured data such as anatomical images, protein conformations or physical simulations. The purpose of this class is to provide a unifying geometric perspective on common machine learning models. By the end, students will be able to answer the following questions: – Should I represent my data samples using vectors, graphs or histograms? – How impactful is the choice of a Euclidean norm vs. a cross entropy? – Can I relate kernels, graphs, manifolds, optimal transport and transformer networks to each other? Organisation générale et modalités pédagogiques
Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Fondamentaux de la recherche reproductible et du logiciel libre | Semestre 1 | 12 | 3 | 9 | |||||||
Fondamentaux de la recherche reproductible et du logiciel libreSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
12
Practical study :
9
Directed study :
3
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Programme / plan / contenus
1 Free and open-source software – 1.1 Introduction – 1.2 Licensing – 1.3 Economical model of FS projects – 1.4 Case studies 2 Reproducible research – 2.1 Introduction – 2.2 Publishing reproducible research. The editorial process. – 2.3 Legal aspects – 2.4 Writing a reproducible scientific article Objectifs d'apprentissage
This is a course on free software (FS) and reproducible research including how to write and publish reproducible research, the legal aspects of the code, article, and data, and eventually the good practices to write free software and perform reproducible research. Group discussions, debates, and individual dissertations are part of the activities of the course. The plan of the course covers the minimum knowledge that any PhD candidate or master’s student on computational sciences should reach to perform reliable research. The MVA course Projet de recherche reproductible can be considered as a practical follow-up for those students who want perform an actual project on reproducible research. Organisation générale et modalités pédagogiques
The course spans a total of 24h, according the this plan: • 6 sessions of master classes, 2h each. • 3 sessions of TP, 3h each. At each session the students will work on the final project and each group will make a partial presentation. • 1 session of 3h where each group will present the final presentation of the project, along with group discussion. Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Statistical learning with extreme values | Semestre 1 | 15 | 6 | 4 | |||||||
Statistical learning with extreme valuesSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
15
Practical study :
4
Directed study :
6
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Programme / plan / contenus
Objectifs d'apprentissage
With the ubiquity of sensors, Big Data are now increasingly available in a wide variety of domains of human activity (science, industry, health, environment, commerce, security, ...) and rare/extreme phenomena are becoming observable in a significant manner. Before, such events were mainly ’out-of-sample’ and Extreme Value Theory (EVT), the field of probability and statistics concerned with tails of distributions, tackled their study through (parametric) modelling essentially. With the need for analyzing extreme observations, carrying often the critical information to design solutions to applications (e.g. health monitoring of complex infrastructures) for which worst-case scenarios crucially matter, the most recent years have seen an increasing interest of the EVT research community towards novel machine learning algorithms and statistical learning theory, resonating with a continuing effort of the statistical community to address larger-dimensional problems with computationally feasib Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Apprentissage profond et traitement du signal, introduction et applications industrielles | Semestre 1 | 12 | 18 | ||||||||
Apprentissage profond et traitement du signal, introduction et applications industriellesSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
12
Practical study :
18
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Prérequis
Structures de données informatiques, programmation Python, Algèbre Linéaire niveau L3, Calcul différentiel niveau L3, Probabilités niveau L3, Statistiques niveau L3 Objectifs d'apprentissage
L’objectif de ce module est de comprendre ce que les approches d’apprentissage profond peuvent apporter à des problématiques de traitement du signal à travers plusieurs cas d’usage industriels comme par exemple, l’identification d’émetteurs radar, la détection de signaux pour la radio cognitive, la reconnaissance de locuteurs, la reconstruction de signaux audio altérés, ou la maintenance prédictive. Organisation générale et modalités pédagogiques
Pour chaque cas d’usage, nous étudierons, discuterons et mettrons en place lors de travaux pratiques des traitements « classiques » et les revisiterons selon une approche par « apprentissage ». Pour chaque cas d’usage étudié, nous prendrons le temps d’introduire le contexte opérationnel et de modéliser la physique du problème afin de donner une culture des différents domaines d’application. Dans la partie théorique du cours nous introduirons des concepts et outils de traitement du signal (représentations temps-fréquence et temps- échelle, filtrage) et d’apprentissage machine (approches supervisées et non-supervisées, grandes classes d’algorithmes de classification et de partitionnement de données, optimisation, descente de gradient, bases de l’apprentissage profond et grandes architectures de réseaux de neurones). A travers ces allers-retours entre théorique et pratique nous essayerons de répondre à la question « qu’est-ce qui fait la profondeur de l’apprentissage profond ? ». Modalités pédagogiques particulières
Module 1 du track "Industrie et Ingénierie" Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| The machine intelligence of images | Semestre 1 | 12 | 18 | ||||||||
The machine intelligence of imagesSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
12
Practical study :
18
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Prérequis
Bases de traitement d'image Objectifs d'apprentissage
Module 6 du parcours "industrie et Ingénierie" Thèmes abordés : Fonctionnement des caméras, chaine de traitement des images, photographie computationnelle, débruitage, qualité image, intelligence artificielle dans les traitement et l’évaluation de la qualité des images. Organisation générale et modalités pédagogiques
En 2022, on estime à plus de 5 milliards le nombre de photos prises par jour. Les caméras sont partout et ont atteints des niveaux de sophistications inégalées, notamment dans les smartphones. Ce cours est une introduction complète au fonctionnement des caméras et à leur écosytème industriel. Depuis l’entrée de la lumière à travers la lentille jusqu’à la production d’un fichier image, ce cours décrira les systèmes actuels et les défis techniques rencontrés pour atteindre de bonnes performances. Nous verrons comment la miniaturisation des caméras a conduit au développement de techniques de photographie computationnelle utilisant de l’algorithmie analytique ou de l’intelligence artificielle, quelles sont les techniques mises en œuvre pour ces traitements (débruitage, high dynamic range, superrésolution) ainsi que pour l’évaluation de la qualité des images produites. Modalités pédagogiques particulières
Module du track I&I Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Introduction à l'apprentissage statistique pour les géosciences | Semestre 2 | 12 | 18 | ||||||||
Introduction à l'apprentissage statistique pour les géosciencesSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
12
Practical study :
18
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Prérequis
Connaissance en algèbre linéaire, probabilités & statistiques, optimisation, programmation python Objectifs d'apprentissage
Organisation générale et modalités pédagogiques
Ce cours est une introduction aux techniques d’apprentissage statistiques appliquées aux géosciences, avec des applications dans le domaine de l’énergie. Les mesures géophysiques sont acquises avec des capteurs de haute technologie, dans des conditions extrêmes. Elles permettent de décrire et d’analyser le sous-sol pour prendre des décisions critiques. Ces mesures sont de différents types – images, signaux – et sont basées sur une grande variété de physiques (électromagnétique, ultrasonique, mécanique…). Ceci permet d’apporter des informations complémentaires aux experts en interprétation. Ce cours décrit des exemples de taches automatisées avec de l’intelligence artificielle (IA) et de l’apprentissage statistique et couvre l’ensemble de la chaine de traitement de données, de l’acquisition jusqu’à l’interprétation. Il se compose de contenus théoriques et pratiques sur des méthodes traditionnelles, des méthodes conventionnelles d’apprentissage statistiques et des méthodes deep learnin Modalités pédagogiques particulières
Module du track I&I Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Algorithmes pour l'optimisation et la gestion des réseaux | Semestre 2 | 12 | 18 | ||||||||
Algorithmes pour l'optimisation et la gestion des réseauxSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
12
Practical study :
18
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Prérequis
Recherche Opérationnelle, programmation Python, Réseaux Programme / plan / contenus
Thèmes abordés : Études des problèmes d’optimisation réseaux, formulations, méthodes et algorithmes pour dimensionner, planifier, orchestrer les réseaux d’aujourd’hui et les futurs réseaux. Objectifs d'apprentissage
L’aide à la décision est un domaine essentiel pour planifier et gérer les réseaux. L’objectif de ce module est d’apporter des connaissances sur les méthodes d’optimisation mathématiques et leur utilisation pour traiter les problématiques de conception et gestion des réseaux. Ces méthodes sont d’autant plus cruciales que les défis algorithmiques vont exploser dans les prochaines années, avec l’arrivée des réseaux virtualisés et autonomes. Organisation générale et modalités pédagogiques
La première partie de ce module sera dédiée à des séances de (re)mise à niveau en recherche opérationnelle, en particulier en optimisation combinatoire et théorie des graphes, ainsi que dans le domaine des réseaux telecoms. Les méthodes de résolution exactes les plus pertinentes seront exposées théoriquement puis expliquées sur les exemples les plus répandus dans la littérature du domaine. De plus, plusieurs exemples d’application des modèles étudiés seront développés sur des exemples très concrets, inspirés de problèmes réels tels que les problèmes de network design, de planification de capacités, de routage de flots (Traffic Engineering) et de placement de composants réseaux. Les TPs permettront de tester et analyser les formulations mathématiques en les programmant et en les résolvant à l’aide de solveurs sur étagère, et de concevoir et tester des algorithmes heuristiques. La seconde partie du module concernera les problèmes d’optimisation liés aux récentes évolutions des réseaux. Modalités pédagogiques particulières
Module du track I&I Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Stopping times and online algorithms | Semestre 1 | 24 | |||||||||
Stopping times and online algorithmsSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
24
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
There are no real prerequisites, the course is more or less self-contained Programme / plan / contenus
More precisely, the goal is to construct and analyse algorithms that discover, and then treat, data one after the other one rather than directly with the whole batch. Typical examples are stopping times (prophets, secretary), online matching, k-servers, etc. I will cover the main techniques used (related to linear optimisation, stochastic approximation, tree reductions..) and will provide as many open questions as possible. Objectifs d'apprentissage
The objectives are to understand and master how to sequentially take that may have a strong impact on the future (typically depletion of budget). This course will be at the junction of mathematics, theoretical computer science and economics. Organisation générale et modalités pédagogiques
This is a "blackboard research course". All classes are going to be taught solely on the blackboard Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Immersion en hôpital - collaboration en binôme avec un médecin | Semestre 1 | ||||||||||
Immersion en hôpital - collaboration en binôme avec un médecinSemester :
Semestre 1
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Robotics | Semestre 1 | 19 | 9 | ||||||||
RoboticsSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
19
Directed study :
9
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
Programme / plan / contenus
1- Introduction: 3h lecture 2- Motion planning for robotics: 2h lecture, 1h TP 3- Inverse problems for robot control: 2h lecture, 1h TP 4- Optimal control and trajectory optimization: 2h lecture, 1h TP 5- Perception and estimation: 3h lecture 6- Reinforcement learning for robotics: 2h lecture, 1h TP 7- Legged locomotion: 2h lecture, 1h TP 8- Responsible robotics: 3h lecture 9- Final exam: 4h student seminar (Project/report presentations) Objectifs d'apprentissage
A large part of the recent progress in robotics has sided with advances in machine learning, optimization and computer vision. The objective of this lecture is to introduce the general conceptual tools behind these advances and show how they have enabled robots to perceive the world and perform tasks ranging, beyond factory automation, to highly-dynamic saltos or mountain hikes. The course covers modeling and simulation of robotic systems, motion planning, inverse problems for motion control, optimal control, and reinforcement learning. It also includes practical exercises with state-of-the-art robotics libraries, and a broader reflection on our responsibilities when it comes to doing research and innovation in robotics. Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Regulating AI | Semestre 2 | 12 | |||||||||
Regulating AISemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
12
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
None Programme / plan / contenus
Session 1: AI governance intro Session 2: sectoral example Session 3: transversal laws, the EU AI Act and beyond Session 4: foundational models Objectifs d'apprentissage
The goal of this short course is to familiarize the students with the different ethical, legal, and policy related considerations in machine learning. AI’s unprecedented capabilities can foster productive dialogue, empowering individuals and societies to enhance accountability. It can also enhance inclusion and representation, supporting a thriving civic space. However, if left unchecked, AI also poses a massive threat to democratic society. For one, AI tends to perpetuate and even exacerbate inequalities due to a lack of diversity. Without adequate safeguards, AI also presents privacy and surveillance concerns, especially when personal data falls into the wrong hands. There is a worrying lack of transparency with regards to the data and algorithms being used by AI platforms and how they are being utilized to make decisions over sensitive issues in the everyday life. This makes it difficult to attribute responsibility should things go awry. Modalités pédagogiques particulières
Module Opening Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Modèles génératifs pour l'image | Semestre 2 | 18 | 9 | ||||||||
Modèles génératifs pour l'imageSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
18
Directed study :
9
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Prérequis
Les bases d'un M1 de mathématiques appliquées en probabilités, statistiques et optimisation. Programme / plan / contenus
Les principaux modèles considérés sont: les modèles bayésiens, les modèles gaussiens, les modèles de mélanges de gaussiennes (GMM), les modèles par patchs, les modèles d'entropie maximale. Les outils considérés sont: l'optimisation et les opérateurs proximaux, l'échantillonnage par MCMC ou Langevin, le transport optimal, les réseaux de neurones, ... Objectifs d'apprentissage
L'objectif de ce cours est de donner un large panorama des modèles probabilistes et des outils utilisés dans le domaine de la restauration ou de l'édition d'images numériques. Organisation générale et modalités pédagogiques
9 séances de 3h + examen écrit. Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Intelligence artificielle et environnement | Semestre 2 | 9 | 9 | ||||||||
Intelligence artificielle et environnementSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
9
Practical study :
9
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Prérequis
Notions en modélisation et en machine learning et/ou deep learning, Programmation en python (librairies numpy, pandas, scikit, pytorch ou tensorflow) Objectifs d'apprentissage
L’objectif de ce cours est de relier la technologie qui bouleverse toutes les sciences et tous les secteurs (l’intelligence artificielle) aux enjeux majeurs pour l’humanité que sont le changement climatique et l’impact de l’activité humaine sur l’environnement. Il abordera de façon complémentaires les sujets de l’impact de l’IA elle-même sur l’environnement, la façon d’utiliser l’IA pour mesurer ces impacts, ou enfin d’activement réduire les effets de l’Homme sur la planète. Organisation générale et modalités pédagogiques
CM1 (3h) : Impacts environnementaux de l’intelligence artificielle TP1 (3h) : Étude de cas: évaluation environnementale d’un système d’IA CM2 (3h) : L’exploitation des données climatiques et environnementales TP2 (3h) : Cas d’application d’algorithmes d’apprentissage machine à des données d’infrason en région polaire CM3 (3h) : Tour d’horizon des approches d’apprentissage machine au service de la réduction de notre empreinte environnementale. TP3 (3h) : Etude de cas: exploitation de données de capteurs par techniques d’IA (domaine du grand cycle de l’eau). Modalités pédagogiques particulières
Module Opening Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Convex optimization and applications in machine learning | Semestre 1 | 21 | |||||||||
Convex optimization and applications in machine learningSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
21
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
Good knowledge and practice of Linear algebra. Programme / plan / contenus
The course starts with a basic primer on convex analysis followed by a quick overview of convex duality theory. The second half of the course is focused on algorithms, including first-order and interior point methods, together with bounds on their complexity. The course ends with illustrations of these techniques in various applications. Objectifs d'apprentissage
The objective of this course is to learn to recognize, transform and solve a broad class of convex optimization problems arising in various fields such as machine learning, finance or signal processing. Organisation générale et modalités pédagogiques
Bibliographie
Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Imagerie fonctionnelle cérébrale et interface cerveau machine | Semestre 2 | 24 | |||||||||
Imagerie fonctionnelle cérébrale et interface cerveau machineSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
24
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Prérequis
Integral calculus, elements of statistics, numerical computation, linear algebra, optimisation, Python. Programme / plan / contenus
Objectifs d'apprentissage
This lecture deals with brain functional imaging and its application to create brain computer interfaces using two non-invasive techniques used to estimate brain activity: 1) M/EEG which measures the electro-magnetic field created by cortical currents, 2) functional MRI which measures a signal (BOLD) linked to energy consumption in the brain. Organisation générale et modalités pédagogiques
Bibliographie
Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Géométrie et espaces de formes | Semestre 2 | 21 | 9 | ||||||||
Géométrie et espaces de formesSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
21
Practical study :
9
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
Une bonne connaissance du calcul différentiel en dimension finie et dans les espaces de Banach. Une certaine familiarité avec les variétés différentielles pourra être utile. Programme / plan / contenus
Nous montrerons que la construction et l’étude de ces métriques, le calcul effectif des géodésiques dans ces espaces de formes et la compréhension des cartes exponentielles locales sont des questions d’une grande importance théorique et pratique. Nous verrons que ce point de vue géométrique unifie un grand nombre de questions importantes très concrètes : appariements denses à partir de points marqués ou de nuages de points, appariements de variétés, appariements difféomorphiques d’images dans le cas de grandes déformations, métamorphoses automatiques entre images et ouvre des voies nouvelles pour la construction de modèles probabilistes de formes. Si le cours s’attachera principalement à expliquer les outils et les concepts qui sont assez nouveaux dans le cadre du traitement d’images et les algorithmes associés, nous proposerons plusieurs illustrations dans le cadre médical pour l’analyse de la variabilité anatomique. Objectifs d'apprentissage
Ce cours a pour objectif de proposer une exposition introductive d’un point de vue géométrique sur les modèles déformables qui consiste à construire des métriques riemanniennes sur des espaces d’objets (n-uplets de points, courbes, régions binaires, surfaces, champ de tenseurs, images en niveau de gris, mesures etc) considérés comme des variétés de dimension finie ou infinie à partir de l’étude des déformations infinitésimales naturelles agissant sur ces objets. Organisation générale et modalités pédagogiques
Le cours alternera 9 séances de cours et 3 séances de TP. Bibliographie
L. Younes, Shapes and Diffeomorphisms, Springer 2010. Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Projet de recherche reprodutible | Semestre 2 | 9 | 12 | ||||||||
Projet de recherche reprodutibleSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Practical study :
12
Directed study :
9
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Programme / plan / contenus
Each year all MVA lecturers will be invited to propose articles which deserve a reproducible edition. These projects might be co-supervised by researchers from Centre Borelli or other research centers. Specifically, the students are expected to: • Fully understand a proposed article, write a pseudo-code, and review its bibliography. • Design a demo interface to illustrate as better as possible the article. This implies a selection of parameters and their default values, as well as choosing good and bad examples to show. • Write a reproducible version of the article and compare both. • In the final stage of the course, each group of students will review the article prepared by another group. Objectifs d'apprentissage
This is an MVA course about writing a reproducible edition of a scientific work. It could be considered the practical follow up of the MVA course Fondamentaux de la recherche reproductible et du logiciel libre, although both courses are independent. It consists on a tutored project which includes reading in detail a scientific article, the implementation of the method, publication of a complete scientific report associated to the source code, and the creation of an online demonstrator in the IPOL journal system. Organisation générale et modalités pédagogiques
The course is made of 7 sessions of 3h hours each. The sessions are mainly practical, for the students to work on their projects. Some of the session will be preceded by a short master class on the topics 2 of the course. Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Deep learning for medical imaging | Semestre 2 | 27 | |||||||||
Deep learning for medical imagingSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
27
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
The students are expected to have a background in statistics and computer programming. Programme / plan / contenus
Objectifs d'apprentissage
Medical imaging technologies provide unparalleled means to study structure and function of the human body in vivo. Interpretation of medical images is difficult due to the need to take into account three-dimensional, time-varying information from multiple types of medical images. Artificial intelligence (AI) holds great promises for assisting in the interpretation and medical imaging is one of the areas where AI is expected to lead to the most important successes. In the past years, deep learning technologies have led to impressive advances in medical image processing and interpretation. This course covers both theoretical and practical aspects of deep learning for medical imaging. It covers the main tasks involved in medical image analysis (classification, segmentation, registration, generative models…) for which state-of-the-art deep learning techniques are presented, alongside some more traditional image processing and machine learning approaches. Organisation générale et modalités pédagogiques
Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Analyse topologique de données pour l'imagerie et l'apprentissage automatique | Semestre 1 | 12 | 12 | ||||||||
Analyse topologique de données pour l'imagerie et l'apprentissage automatiqueSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
12
Practical study :
12
Tutored project
6
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
Admission to MVA. Programming skills in Python (and/or C++) are recommended. Programme / plan / contenus
Topological Data Analysis (TDA) is a sound family of techniques that is gaining an increasing importance for the interactive analysis and visualization of data in imaging and machine learning applications. Given the increasing size and complexity of current data sets, these approaches aim at helping users understand the complexity of their data by providing insights about its topological and geometric structure. The soundness, efficiency and robustness of TDA made it increasingly popular in the last few years in a variety of 2D and 3D imaging applications, for various feature extraction tasks. In higher dimensions, these techniques have recently found various applications in unsupervised (clustering) and supervised machine learning. Objectifs d'apprentissage
The purpose of this course is to introduce the main concepts of the recent field of Topological Data Analysis and illustrate their use in imaging (scientific visualization) and machine learning applications, both from a mathematical and practical point of view. Organisation générale et modalités pédagogiques
Bibliographie
[1] H. Edelsbrunner, J. Harer, "Computational Topology: An Introduction", American Mathematical Society, 2010. [2] J. Milnor. "Morse Theory", Princeton University Press, 1963. [3] A. Fomenko and T. Kunii, "Topological modeling for visualization", Springer 1997. [4] J. Tierny, "Topological Data Analysis for Scientific Visualization", Springer, 2018. [5] S. Oudot, "Persistence Theory: From Quiver Representations to Data Analysis". AMS Mathematical Surveys and Monographs, volume 209, 2015. [6] F. Chazal, B. Michel, "An introduction to Topological Data Analysis: fundamental and practical aspects. Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Sub-pixel Image Processing | Semestre 1 | 20 | 16 | ||||||||
Sub-pixel Image ProcessingSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
20
Practical study :
16
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Prérequis
Intégration et transformation de Fourier, espaces L^p et l^p. Probabilités (vecteur aléatoire, vecteur gaussien). Notions de base en calcul différentiel et géométrie différentielle plane. Des notions sur les distributions ne sont pas indispensables mais sont un plus. Programme / plan / contenus
Plan du cours :
Objectifs d'apprentissage
L'objectif du cours est de comprendre en détail, sous plusieurs angles différents, le lien entre les images numériques, par nature discrètes, et la réalité continue qu'elles représentent. Organisation générale et modalités pédagogiques
8 séances "cours + TP". Examen Bibliographie
L. Moisan, "Modeling and Image Processing" (available on the course web page).
L. Moisan, "Periodic plus smooth image decomposition", Journal of Mathematical Imaging and Vision, vol 39:2, pp. 161-179, 2011 (available on the course web page).
R. Abergel, L. Moisan, Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Remote sensing data: from sensor to large-scale geospatial data exploitation | Semestre 2 | 31.5 | |||||||||
Remote sensing data: from sensor to large-scale geospatial data exploitationSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
31.5
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
Linear algebra, multivariable calculus, Fourier analysis, image processing, programming in python. Programme / plan / contenus
The following subjects are covered during the course: 1/ Modeling of optical and SAR (Synthetic Aperture Radar) acquisition systems and radiometric and geometric corrections; 2/ Recovering 3D information from optical and SAR sensors (stereo-vision and multi-stereo, point matching, sub-pixel accuracy, interferometry), 3/ Time series creation and analysis (change detection, multi-temporal change analysis, either on single modality or combining heterogeneous sensors). The required mathematical tools are introduced along the way. Namely, variational calculus, discrete and continuous optimization, approximation theory and spectral analysis, mathematical morphology, statistical modeling and inference. Objectifs d'apprentissage
If there is one source of big data today, it is the continuous stream of high-resolution images from Earth observation satellites. A good understanding of these systems and instruments allows to fully take advantage of this source of information. This course is a well balanced mix of mathematical modeling of these systems and practical works handling remote sensing images retrieved either from space agencies or private providers to solve real-scale imaging problems. Organisation générale et modalités pédagogiques
Bibliographie
Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Introduction to Probabilistic graphical models and deep generative models | Semestre 1 | 30 | |||||||||
Introduction to Probabilistic graphical models and deep generative modelsSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
30
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Prérequis
Pré-requis : Eléments de statistiques et probabilités, niveau L3/M1 Programme / plan / contenus
In particular, the following topics will be covered (not necessarily in this order):
Objectifs d'apprentissage
The course will provide an overview of probabilistic machine learning (that is, learning approaches derived some form of probabilistic modelling) with particular emphasis on graphical models (probabilistic models where dependences are represented by a graph). Organisation générale et modalités pédagogiques
Validation:
Bibliographie
Chris Bishop. Pattern Recognition and Machine Learning. Springer, 2006 Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Sequential learning | Semestre 2 | 18 | |||||||||
Sequential learningSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
18
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Prérequis
Probability theory and convex optimisation notions. Programme / plan / contenus
In online learning, data are acquired and treated on the fly; feedbacks are received and algorithms uploaded on the fly. This field has received a lot of attention recently because of the possible applications coming from internet. They include choosing which ads to display, repeated auctions, spam detection, experts/algorithm aggregation (and boosting), etc. Objectifs d'apprentissage
The objectives of the course (in English) is to introduce and study the main concepts (regret, calibration, etc.) of online learning, construct algorithms and show connection with game theory. We will also cover the bandit setting (cf the course of Reinforcement learning) and its generalization, the partial monitoring Organisation générale et modalités pédagogiques
6 séances de 3h + examen. Bibliographie
Prediction, learning, and games Nicolò Cesa-Bianchi and Gábor Lugosi Cambridge University Press, 2006. Regret Analysis of Stochastic and Nonstochastic Multi-armed Bandit Problems S. Bubeck and N. Cesa-Bianchi, . In Foundations and Trends in Machine Learning, Vol 5: No 1, 1-122, 2012. Approachability, Regret and Calibration: Implications and equivalences. V. Perchet, Journal of Dynamics and Games, 1:181-254, 2014. Lattimore, T., & Szepesvári, C. (2020). Bandit algorithms. Cambridge University Press. Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Méthodes mathématiques pour les neurosciences | Semestre 1 | 24 | 16 | ||||||||
Méthodes mathématiques pour les neurosciencesSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
24
Directed study :
16
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
The prerequisites to the course are a good knowledge of differential calculus and probability theory from the viewpoint of measure theory. Programme / plan / contenus
Objectifs d'apprentissage
We present mathematical tools that are central to modeling in neuroscience. The prerequisites to the course are a good knowledge of differential calculus and probability theory from the viewpoint of measure theory. The thrust of the lectures is to show the applicability to neuroscience of the mathematical concepts without giving up mathematical rigor. The concepts presented in the lectures will be illustrated by exercise sessions. Organisation générale et modalités pédagogiques
8 séances de 5h. Examen pour la première session, rattrapage sous forme de lecture d’article. Bibliographie
Kandel, Eric R., Principles of neural science, 2013. Byrne, John H., Ruth Heidelberger, et Melvin Neal Waxham, From molecules to networks: an introduction to cellular and molecular neuroscience, 2014. Gerstner, Wulfram, Werner M. Kistler, Richard Naud, et Liam Paninski. Neuronal dynamics: from single neurons to networks and models of cognition, 2014. Koch, Christof. Biophysics of Computation: Information Processing in Single Neurons. 2004. Bressloff, Paul C. Waves in Neural Media, 2014. Eugène Izhikevich, Dynamical systems in neuroscience: the geometry of excitability and bursting, 2006. G Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Kernel Methods for machine learning | Semestre 2 | 23 | |||||||||
Kernel Methods for machine learningSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
23
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
Programme / plan / contenus
We will start with a presentation of the theory of positive definite kernels and reproducing kernel Hilbert spaces, which will allow us to introduce several kernel methods including kernel principal component analysis and support vector machines. Then we will come back to the problem of defining the kernel. We will present the main results about Mercer kernels and semigroup kernels, as well as a few examples of kernel for strings and graphs, taken from applications in computational biology, text processing and image analysis. Finally we will touch upon topics of active research, such as large-scale kernel methods and deep kernel machines. Objectifs d'apprentissage
The goal of this course is to present the mathematical foundations of kernel methods, as well as the main approaches that have emerged so far in kernel design. Kernel methods are a class of algorithms well suited for such problems. Indeed they extend the applicability of many statistical methods initially designed for vectors to any type of data, without the need for explicit vectorization. The price to pay is the need to define a so-called positive definite kernel function between the objects. Organisation générale et modalités pédagogiques
The final note will be an average of a homework (20%), a data challenge (40%), and a final written exam (40%). You can work on the project alone or with up to two friends. Data challenge is now online. Instructions will be given in class to access it. Bibliographie
N. Aronszajn, "Theory of reproducing kernels", Transactions of the American Mathematical Society, 68:337-404, 1950. C. Berg, J.P.R. Christensen et P. Ressel, "Harmonic analysis on semi-groups", Springer, 1994. N. Cristianini and J. Shawe-Taylor, "Kernel Methods for Pattern Analysis", Cambridge University Press, 2004. B. Schölkopf et A. Smola, "Learning with kernels", MIT Press, 2002. B. Schölkopf, K. Tsuda et J.-P. Vert, "Kernel methods in computational biology", MIT Press, 2004. V. Vapnik, "Statistical Learning Theory", Wiley, 1998. Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Introduction à l'imagerie numérique | Semestre 1 | 21 | 6 | ||||||||
Introduction à l'imagerie numériqueSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
21
Practical study :
6
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Prérequis
Bases de probabilité, de statistique et d'analyse de Fourier (Cours de L3 suffisant) ; bases de traitement du signal. Programme / plan / contenus
Le cours présentera les grands principes de la formation et de l’acquisition des images numériques (capteurs, échantillonnage, quantification, dynamique, bruit), les ingrédients principaux de la structure des images (radiométrie, couleur, géométrie, texture, artefacts d’acquisition), tout en s’attachant à donner une connaissance des outils les plus classiques de l’amélioration ou de l’analyse des images. Le cours sera aussi souvent que possible illustré par des exemples d’applications issus des domaines de la photographie numérique grand public, de l’imagerie médicale ou de l’imagerie aérienne. Objectifs d'apprentissage
Le premier objectif de ce cours est de familiariser les étudiants avec les images numériques. Le deuxième objectif est de confronter dans une approche thématique divers outils mathématiques approfondis par ailleurs dans le master (Ondelettes, EDP, approches variationnelles, approches stochastiques, etc.). Organisation générale et modalités pédagogiques
Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Théorie de la détection et ses applications industrielles | Semestre 2 | 24 | |||||||||
Théorie de la détection et ses applications industriellesSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
24
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Programme / plan / contenus
1-Introduction: perception visuelle, théorie de la gestalt, définition de la vision ; 2-La nature discrète des images: échantillonnage, théorie de Shannon, théorie d’Attneave ; 3-Principes de statistique conduisant à la détection d’objets modélisables ; 4-Théorie a contrario: notion de modèle de fond, de NFA, modélisation gaussienne du fond et de la forme à détecter ; 5-Une problématique générique: détection d’anomalies dans les images, différentes théories, apport de l’a contrario ; 6-Comparaison sur des exemples les théories classiques de la détection d’anomalies en imagerie hyperspectrale ; 7-Détection dans les séries temporelles ; 8-Applications à l’imagerie satellitaire récurrente, détection de nuages, détection et catégorisation temporelle des changements. Objectifs d'apprentissage
Le but du cours est d’entraîner les élèves à une discipline qui semble être une des applications les plus fréquentes de l’analyse d’images, de vidéo et de séries temporelles, la détection. Organisation générale et modalités pédagogiques
7 à 9 séances de trois heures décomposées en théorie + une analyse de cas. Les étudiants devront rendre régulièrement des exercices élucidant les points techniques du cours, faire des rapports expérimentaux (basés sur des articles IPOL avec démo en ligne), et ils devront aussi mener au moins une analyse approfondie d’un article de détection. Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Grandes matrices aléatoires application à l'apprentissage | Semestre 2 | 24 | 6 | ||||||||
Grandes matrices aléatoires application à l'apprentissageSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
24
Practical study :
6
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Prérequis
Programme / plan / contenus
1/ Compréhension des comportements spectraux de grandes matrices aléatoires (théorème de Marcenko-Pastur, loi du demi-cercle, modèles dits "spike"), de l'apprentissage et l'utilisation des outils théoriques (transformée de Stieltjes, méthodes gaussiennes) et de leur application à l'inférence statistiques de modèles matriciels (estimation de fonctionnelles du spectre, de formes quadratiques, etc.). 2/ Exploiter ces outils pour démontrer une nette rupture à la fois intuitive, pratique et théorique de l'apprentissage statistique en grandes dimensions: il est notamment démontré que nombre de méthodes, apprises par ailleurs au cours du MVA (SVM, méthodes par noyaux et par graphes), voient leurs intuitions et leurs performances s'effondrer lorsque des données de (pas toujours si) grandes tailles sont prises en compte. Les applications concrètes visées concernent entre autres: clustering spectral, méthodes à noyaux, détection de communautés sur des graphe et classification supervisée. Objectifs d'apprentissage
Le cours introduit les rudiments théoriques de la théorie des matrices aléatoires puis son application à l'apprentissage automatisé. Le cours est divisé en deux parties. Organisation générale et modalités pédagogiques
Le cours est essentiellement magistral et dispensé au tableau (sauf dernier cours "séminaire" sur l'utilisation moderne de la théorie en apprentissage). Plusieurs DM (devoirs maison, assez simples) ponctuent la première partie pour se familiariser avec l'utilisation des outils. Deux TPs (travaux pratiques sur ordinateur, Matlab ou Python) concluent la première partie (TP Inférence statistique) ainsi qu'une application de la deuxième (TP Détection de communautés sur des graphes). L'évaluation finale s'effectue par DS (devoir sur table), la note finale étant une moyenne des notes du DS, des TPs et des DMs (ceux n'ayant pas rendu une partie des DMs, TPs n'étant alors évalués que sur le DS). Bibliographie
Polycopié du cours: https://romaincouillet.hebfree.org/docs/courses/rmt/poly.pdf.
Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Reconnaissance d’objets et vision artificielle | Semestre 1 | 30 | |||||||||
Reconnaissance d’objets et vision artificielleSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
30
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
Basic linear algebra, analysis and probability Programme / plan / contenus
Topics :
Objectifs d'apprentissage
Automated object recognition - and more generally scene analysis - from photographs and videos is the great challenge of computer vision. The objective of this course is to provide a coherent introductory overview of the image, object and scene models, as well as the methods and algorithms, used today to address this challenge. Organisation générale et modalités pédagogiques
Organization of courses : 10 lectures of 3 hours each. All materials and lectures will be in English. Reports from assignments and the final project can be done in French or English. Validation : There will be three programming assignments representing 50% of the grade and a research-oriented final project (including report and presentation) representing 50% of the grade. Bibliographie
D.A. Forsyth and J. Ponce, "Computer Vision: A Modern Approach'', Prentice-Hall, 2nd edition, 2011 J. Ponce, M. Hebert, C. Schmid, and A. Zisserman, "Toward Category-Level Object Recognition'', Lecture Notes in Computer Science 4170, Springer-Verlag, 2007. R. Szeliski, "Computer Vision: Algorithms and Applications", Springer, 2010, Available online: http://szeliski.org/Book/. Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Introduction to statistical learning | Semestre 1 | 16 | 8 | ||||||||
Introduction to statistical learningSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
16
Directed study :
8
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
Undergraduate courses in Analysis and Probability. Programme / plan / contenus
Topics :
Objectifs d'apprentissage
The course presents the mathematical foundations for supervised learning. Organisation générale et modalités pédagogiques
Organization :
Validation :
Bibliographie
S. Boucheron, O. Bousquet, and G. Lugosi. Theory of Classification: a Survey of Recent Advances. ESAIM: Probability and Statistics, 9:323375, 2005. L. Devroye, L. Györfi, G. Lugosi, A Probabilistic Theory of Pattern Recognition, Springer, New York, 1996. Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Medical Image Analysis based on generative, geometric and biophysical models | Semestre 1 | 24 | |||||||||
Medical Image Analysis based on generative, geometric and biophysical modelsSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
24
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Programme / plan / contenus
Objectifs d'apprentissage
The course is an introduction to medical image analysis, ranging from generic image analysis such as image registration and image segmentation to more advanced techniques in statistical and mechanical modeling for computational anatomy and physiology. Organisation générale et modalités pédagogiques
Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Computational statistics | Semestre 1 | 20 | 20 | ||||||||
Computational statisticsSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
20
Practical study :
20
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
We assume that the students are familiar with the notions introduced in a "Introduction to Probability theory" course. We also assume that they know the conditional expectation and Markov Chains in finite time and finite space. Programme / plan / contenus
The course will start with the stochastic gradient algorithm, its theoretical properties and numerical bottlenecks. After a brief introduction to Bayesian inference we will discuss the numerical challenges when computing bayesian estimators. This will lead us to the EM algorithm and its stochastic versions, and more generally to Majorize – Minimize algorithms. Stochastic approximations will be detailed to better understand the convergence conditions of the previous algorithms. The second part of the course will be devoted to random variable simulation methods. Starting from the rejection method, we will then present some classical Markov Chain Monte Carlo samplers (Metropolis Hastings and Gibbs algorithms). We will then discuss recent advances in MCMC : Adaptive MCMC, adaptive parallel tempering and Approximated Bayesian Computing methods. Objectifs d'apprentissage
This course will detail statistical computational methods and bayesian inference. This course propose to introduce several stochastic optimisation algorithms and sampling methods. The goal is to understand the theory and the numerical implementations issues related to these algorithms. Organisation générale et modalités pédagogiques
Bibliographie
For references on probabilities, you can look at Jean-François Legall's course which is available online. You will find the basics of measurement theory, probabilities and Markov chains. Non-uniform random variate generation, Luc Devroye (available online) The bayesian Choice, Christian Robert Méthodes de Monte Carlo par Chaines de Markov, Christian Robert Stochastic approximations with decreasing gain: Convergence and Asymptotic theory, Bernard Delyon. Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Advanced learning for text and graph data ALTEGRAD | Semestre 1 | 14 | 14 | ||||||||
Advanced learning for text and graph data ALTEGRADSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
14
Practical study :
14
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Programme / plan / contenus
Each session will comprise two hours of lecture followed by two hours of programming sessions. Objectifs d'apprentissage
The ALTEGRAD course aims at providing an overview of state-of-the-art ML and AI methods for text and graph data with a significant focus on applications. Organisation générale et modalités pédagogiques
Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Reinforcement learning | Semestre 1 | ||||||||||
Reinforcement learningSemester :
Semestre 1
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Prérequis
Programme / plan / contenus
Lecture 1 : MDP and Dynamic Programming Objectifs d'apprentissage
This class aims at providing a comprehensive and modern introduction to reinforcement learning concepts and algorithms. It endeavors to provide a solid formal basis on foundational notions of reinforcement learning. Organisation générale et modalités pédagogiques
8 lectures + 1 written exam Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Image denoising : the human machine competition | Semestre 1 | 20 | 10 | ||||||||
Image denoising : the human machine competitionSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
20
Directed study :
10
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
Elementary probability theory (discrete and continuous) Fourier analysis, differential calculus. Programme / plan / contenus
This course addresses one of the fundamental problems of signal and image processing, the separation of noise and signal. This was already the key problem of Shannon’s foundational Mathematical Theory of Communication. This course organized by three image processing specialists and deep learning practitioners stands at this crucial crossroad. We will explain the classical theories, the neural devices and demonstrate what perspectives and cross-fertilization this comparison yields. Both theories process image patches. The course will be designed to understand in depth patch structure and the structure of the global ensemble of patches. Objectifs d'apprentissage
1-Explore the structure of images at « patch » level. (Patches are small image extracts that are processed in computational neural networks and in recent image processing. The current dimension that start being well understood is about 8×8=64 to 60×60=3600). 2-Apply it to a fundamental problem requiring an understanding of this structure: image denoising. 3-Compare image processing designed by humans to image processing learned by deep neural networks. Organisation générale et modalités pédagogiques
Validation :
Bibliographie
• A. Buades, B. Coll, and J. M. Morel. A review of image denoising algorithms, with a new one. Multiscale Modeling Simulation 2005. • K. Dabov, A. Foi, V. Katkovnik, and K. Egiazarian. Image denoising by sparse 3D transform-domain collaborative filtering. IEEE Transactions on image processing , 2007. • D.Zoran and Y.Weiss. Scale invariance and noise in natural images. In Computer,Vision, 2009 IEEE 12th International Conference, 2009. • G. Facciolo, N. Pierazzo, and J.-M. Morel. Conservative Scale Recomposition for Multiscale Denoising SIAM Journal on Imaging Sciences. Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Graphs in Machine Learning | Semestre 2 | 16 | 12 | ||||||||
Graphs in Machine LearningSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
16
Directed study :
12
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
Linear algebra, basic statistics, others tools needed will be covered in the lectures. Programme / plan / contenus
We will also discuss online decision-making on graphs, suitable for recommender systems or online advertising. Finally, we will always discuss the scalability of all approaches and learn how to address huge graphs in practice. The lectures will show not only how but mostly why things work. The students will learn relevant topics from spectral graph theory, learning theory, bandit theory, necessary mathematical concepts and the concrete graph-based approaches for typical machine learning problems. The practical sessions will provide hands-on experience on interesting applications (e.g., online face recognizer) and state-of-the-art graphs processing tools (e.g., GraphLab). Objectifs d'apprentissage
The graphs come handy whenever we deal with relations between the objects. This course, focused on learning, will present methods involving two main sources of graphs in ML:
Organisation générale et modalités pédagogiques
Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Foundations of distributed and large scale computing optimization | Semestre 1 | 24 | |||||||||
Foundations of distributed and large scale computing optimizationSemester :
Semestre 1
Détail du volume horaire :
Lecture :
24
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
Have basic knowledge of linear algebra and functionnal analysis. Be familiar with Python programming. Programme / plan / contenus
Objectifs d'apprentissage
The objective of this course is to introduce the theoretical background which makes it possible to develop efficient algorithms to successfully address these problems by taking advantage of modern multicore or distributed computing architectures. This course will be mainly focused on nonlinear optimization tools for dealing with convex problems. Proximal tools, splitting techniques and Majorization-Minimization strategies which are now very popular for processing massive datasets will be presented. Illustrations of these methods on various applicative examples will be provided. Organisation générale et modalités pédagogiques
Bibliographie
Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Grands modèles de langage pour le code et la preuve | Semestre 2 | 12 | 12 | ||||||||
Grands modèles de langage pour le code et la preuveSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
12
Directed study :
12
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
Le cours nécessite de maîtriser de Python et Pytorch ainsi que des bases d’algèbre linéaire et d’optimisation. Programme / plan / contenus
Objectifs d'apprentissage
L’objectif de ce cours est de présenter les Large Language Models, en insistant particulièrement sur l’architecture Transformers. La première moitié du cours porte sur toutes les notions essentielles pour cette architecture, et l’objectif est de coder en entier un Transformer utilisable, en ayant compris en profondeur et avec des outils mathématiques les mécanismes d’attention. La seconde moitié du cours discute de certaines applications des LLMs dans des cadres formels (code, preuve). Organisation générale et modalités pédagogiques
8 séances Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Génération de données en IA par transport et débruitage | Semestre 2 | 27 | |||||||||
Génération de données en IA par transport et débruitageSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
27
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Programme / plan / contenus
Les sujets suivants seront abordés: – Transport de probabilités en apprentissage profond. Génération et échantillonnage par transport. – Équation de Fokker Plank donnant l’évolution de la densité de probabilité d’un système dynamique. Équation de Langevin pour l’échantillonnage de probabilités – Génération de données par score diffusion. Applications à l’image et au son. Lien avec le débruitage et la formule de Tweety-Myasawa. – Apprentissage du score avec des réseaux de neurones profonds. Généralisation de l’apprentissage pour la génération de données. – Interprétation des réseaux. Débruitage et parcimonie dans des bases orthogonales. – Génération de données conditionnée par une information complémentaire – Interpolant stochastiques pour la prédiction. Applications à la prédiction de systèmes physiques chaotiques comme la météorologie. Objectifs d'apprentissage
Le cours étudie l’état de l’art de la génération d’images, de sons et de données scientifiques par réseaux de neurones profonds. Cela s’obtient par échantillonnage de distributions de probabilités, grâce à une équation de transport. Le cours se concentre sur l’équation de score diffusion. Elle transforme un bruit blanc, en effectuant un débruitage progressif pour générer des données (images, sons,…). Cela nécessite d’estimer le score de la densité de probabilité, avec un réseau de neurone profond. Le cours introduit les bases mathématiques, algorithmiques et certaines applications. Les sujets suivants seront abordés: – Transport de probabilités en apprentissage profond. Génération et échantillonnage par transport. – Équation de Fokker Plank donnant l’évolution de la densité de probabilité d’un système dynamique. Équation de Langevin pour l’échantillonnage de probabilités – Génération de données par score diffusion. Applications à l’image et au son. Lien avec le débruitage et la formule de Tweety-Myasawa. – Apprentissage du score avec des réseaux de neurones profonds. Généralisation de l’apprentissage pour la génération de données. – Interprétation des réseaux. Débruitage et parcimonie dans des bases orthogonales. – Génération de données conditionnée par une information complémentaire – Interpolant stochastiques pour la prédiction. Applications à la prédiction de systèmes physiques chaotiques comme la météorologie. Organisation générale et modalités pédagogiques
8 séances : une séance de cours est suivie d’une présentation par un chercheur d’un domaine de recherche en lien avec le cours. Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| AI and Computer vision for cultural heritage | Semestre 2 | 12 | |||||||||
AI and Computer vision for cultural heritageSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
12
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
Python with numpy proficiency is required. Some familiarity with scipy, opencv, Programme / plan / contenus
Objectifs d'apprentissage
Art history and cultural heritage science are undergoing rapid advances due to the Organisation générale et modalités pédagogiques
A considerable portion of each session will involve hands-on work with real data from across the instructor’s 19 years of experience in the field of cultural heritage imaging. Course Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Representation learning for computer vision and medical imaging | Semestre 2 | 12 | 12 | ||||||||
Representation learning for computer vision and medical imagingSemester :
Semestre 2
Détail du volume horaire :
Lecture :
12
Directed study :
12
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
Programme / plan / contenus
Objectifs d'apprentissage
Good and expressive data representations can improve the accuracy of machine learning problems and ease interpretability and transfer. For computer vision and medical imaging tasks, handcrafting good data representations, a.k.a. feature engineering, was traditionally hard. Deep Learning has changed this paradigm by allowing the automatic discovery of discriminative, relevant and well-organized representations (i.e., mappings) from data. This is known as representation learning. The objective of this course is to provide an introduction to representation learning in computer vision and medical imaging applications. Organisation générale et modalités pédagogiques
8 lectures divided into 1,5h of theory and 1,5h of practical session + 1 session of exam Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
| Stochastic calculus in machine learning | Annualisé | 24 | |||||||||
Stochastic calculus in machine learningSemester :
Annualisé
Détail du volume horaire :
Lecture :
24
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Prérequis
first year level knowledge in statistics and probability Programme / plan / contenus
Lecture 1 Lecture 2 Lecture 3 Lecture 4 Lecture 5 Lecture 6 Lecture 7 Lecture 8 Objectifs d'apprentissage
Stochastic calculus has become an essential tool for understanding and justifying modern machine learning techniques, such as the Unadjusted Langevin Algorithm and diffusion models. To equip students with the necessary background, this course offers an introduction to stochastic calculus and its applications in machine learning, with a particular focus on sampling and generative modeling. The course has three main objectives. Nature de l'évaluation
Détail renseigné au niveau Élément Constitutif
|
|||||||||||
| Multimodal Explainable AI (XAI) | Annualisé | 10 | 17 | 2 | |||||||
Multimodal Explainable AI (XAI)Semester :
Annualisé
Détail du volume horaire :
Lecture :
10
Directed study :
17
Project :
2
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Programme / plan / contenus
Week 1: Introduction to Explainable AI (XAI) Week 2 Introduction to Explainable AI (XAI) Week 3: Variance-based Sensitivity Analysis Week 4: Counterfactual Explanations Week 5: Concept Bottleneck Models Week 6: Concept Activation Vectors (CAVs) Week 7: Prototype Networks Week 8: Chain of Thought Reasoning Week 9: Knowledge Graphs in XAI Week 10: Final Project and Exam Objectifs d'apprentissage
This course explores Explainable Artificial Intelligence (XAI), a crucial subfield of machine learning dedicated to enhancing the transparency of complex models. While modern AI systems—particularly Deep Neural Networks (DNNs) and Foundation Models achieve state-of-the-art performance, their black-box nature makes it challenging to understand the reasoning behind their predictions. This lack of interpretability raises concerns about trust, accountability, and the ability to extract meaningful insights from these models. Bibliographie
Required Reading and Resources: Nature de l'évaluation
Détail renseigné au niveau Élément Constitutif
|
|||||||||||
| Distributed training of large-scale models | Annualisé | 14 | 14 | 4 | |||||||
Distributed training of large-scale modelsSemester :
Annualisé
Détail du volume horaire :
Lecture :
14
Directed study :
14
Project :
4
Langue d'enseignement
Anglais
Enseignement à distance
non
Programme / plan / contenus
We will cover: Objectifs d'apprentissage
This course introduces the foundations and practices of training modern Large Language Models (LLMs) at scale. Students will learn how deep learning models are trained across multiple GPUs, nodes, and clusters, and why distributed training is the key to enabling today’s largest AI systems. Organisation générale et modalités pédagogiques
Enrollment will be limited to 60 students. Nature de l'évaluation
Détail renseigné au niveau Élément Constitutif
|
|||||||||||
| Subjects | ECTS | Semestre | Lecture | directed study | practical class | Lecture/directed study | Lecture/practical class | directed study/practical class | distance-learning course | Project | Supervised studies |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Projet de fin d'étude / stage MVA | Semestre 2 | ||||||||||
Projet de fin d'étude / stage MVASemester :
Semestre 2
Langue d'enseignement
Français
Enseignement à distance
non
Programme / plan / contenus
La durée du PFE/stage est au minimum de quatre mois, sauf pour les élèves en double diplôme contraints à un stage plus long. Le PFE/stage peut débuter après la fin des cours et il peut se poursuivre au-delà de la date limite de remise du rapport. Objectifs d'apprentissage
L’étudiant choisit un projet de fin d'étude /stage, de RECHERCHE , ayant reçu l’agrément d’un enseignant du master, qui doit correspondre aux thématiques enseignées. Le PFE / stage doit présenter un enjeu de recherche scientifique réel et le développement applicatif d’un des thèmes développés dans le master. Un répertoire des offres reçues par le secrétariat est mis à la disposition des étudiants. Organisation générale et modalités pédagogiques
1 / Rapport : chaque étudiant doit remettre au secrétariat du master un rapport de recherche écrit, le plus complet et le plus illustré possible afin de rendre compte de manière détaillée des travaux de recherche effectués 2 / Soutenance : la présentation orale du travail est très fortement conseillée et compte dans la note de PFE/stage. 3 / Fiche d’évaluation : la fiche d’évaluation doit être complétée par le tuteur de stage et l’enseignant référent à l’issue de la soutenance. 4 / Jury : le jury du master examine l’ensemble des rapports et fiches d’évaluation et se réserve le droit de modifier la note de PFE/stage proposée. Une note de PFE/stage supérieure à 10/20 est impérative pour obtenir le master. Nature de l'évaluation
Evaluation Continue non Intégrale
|
|||||||||||
Teaching Location(s)
Programme Comparator
View and compare your programmes to identify the best options