::: SIVIENN :::

Depuis sa création en 2013, Sivienn (le singulatif de "fraises" en breton) explore la frontière entre les mathématiques théoriques et appliquées. Elle fait appel aux mathématiciens et physiciens les plus avancés pour assurer la mise en équations, la création de modèles, de scripts ou l'élaboration de briques technologiques, spécifiquement adaptés à l'environnement des objets d'étude et à l'utilisation des données qui les caractérisent.

Dans ses premiers projets, ses chercheurs ont mis au point de nouvelles stratégies d'imagerie utilisant la corrélation de bruits enregistrés par des réseaux de capteurs passifs, rapidement applicable aux signaux interprétables par des méthodes probabilistes. Au cours de ses treize années d'expérience, l'expertise de Sivienn s'est étendue des essais non destructifs à l'analyse du bruit neutronique et à l'acoustique sous-marine.

Récemment, Sivienn s'est intéressé à des problèmes de mécanique tels que le flambage, le frottement, la fatigue ou le vieillissement des matériaux. En 2025, Sivienn s'est penchée sur la mécanique des fluides et la modélisation des écoulements multiphasiques dans la dynamique de séchage dans les tubes.

En mars 2026, Sivienn a lancé TOSTIG (Transmission d’Ondes Sismiques pour la Télécommunication d’Informations Géophysiques), programme de recherche soutenu par la DGA dans le cadre d'un projet RAPID.

Qu'elles soient acoustiques, élastiques ou électromagnétiques, les ondes peuvent être utilisées pour recueillir des informations sur un milieu inconnu. Dans une première étape, des transducteurs en acoustique, des sismographes en géophysique ou des antennes en électromagnétisme, émettent des ondes, enregistrées par un réseau de récepteurs. Dans la deuxième étape numérique, ces données sont traitées afin d'estimer certaines caractéristiques pertinentes du milieu : l'emplacement et la forme des sources ou des réflecteurs.

L'introduction en 2003 des corrélations croisées en sismologie a conduit à une avancée majeure en imagerie, obtenue à la suite des conséquences inattendues des expériences de renversement temporel. L'enregistrement des ondes par un réseau de récepteurs et leur régénération dans le milieu après renversement temporel ont en effet permis de focaliser les ondes sur les sources d'origine ou sur des réflecteurs. Étonnamment, la refocalisation des ondes dans un milieu perturbé de manière aléatoire a donné de bien meilleurs résultats que dans un milieu homogène.

Dans le cas d'un cube de béton dont il s'agit d'identifier les anomalies internes, les modèles directs sont approximatifs, surtout si les données disponibles sont limitées. Le défi des corrélations croisées consiste à détecter et à localiser les sources et les réflecteurs afin de reconstruire les petites inclusions et des déformations de forme.

En imagerie multimodale, il faut établir un compromis entre la taille des données, la complexité des calculs, le rapport signal/bruit et la résolution. Le compromis entre résolution et stabilité est crucial lorsque les données sont bruitées. Il s'agit alors de se jouer du bruit, identifié sous ses différentes formes.

Les récepteurs peuvent être à l'origine d'un bruit de mesure, ce qui signifie que les données enregistrées sont corrompues par un bruit additif et non corrélé ; ce type de bruit est bien maîtrisé et peut être atténué par des fonctions d'imagerie classiques, telles que l'imagerie par les moindres carrés (ou inversion de forme d'onde complète), la migration en temps inverse ou la migration en temps de trajet.

Le milieu peut être lui-même à l'origine du bruit. Le milieu ambiant peut être hétérogène et la diffusion suppose alors un bruit de fond dans les données qui présente une structure très différente de celle du bruit de mesure en raison de propriétés de corrélation non négligeables. Sivienn analyse ainsi les corrélations des signaux enregistrés qui contiennent des informations sur le milieu.

Le bruit peut provenir de sources qui ne sont pas contrôlées. Les sources de bruit non contrôlées ou ambiantes peuvent cependant émettre des ondes qui, par leurs corrélations, véhiculent des informations sur le milieu. L'approche originale de Sivienn consiste à analyser les corrélations des signaux enregistrés afin d'en extraire les informations.

En sismologie, les sources émettrices, rares et incontrôlées, imposent la mise en place de grands réseaux de capteurs. Les techniques de corrélation croisée transforment numériquement les données de ces réseaux passifs en résultats équivalents à ceux issus de réseaux actifs. C'est en vulcanologie que l'imagerie passive du bruit ambiant a permis d'obtenir de premiers résultats spectaculaires: les méthodes d'écoute du bruit de fond mises au point par Josselin Garnier en 2007 ont transformé le processus même de la surveillance. L'estimation des fonctions de l'équation d'onde entre des paires de récepteurs, en corrélant les signaux enregistrés par un récepteur passif devient le coeur du procédé.
En 2026, Sivienn lance le chantier de la transmission de données par ondes sismiques dans le cadre d'une faible vitesse de propagation des ondes (100-1000m/s). Sivienn bénéficie de son expérience acquise dans d'autres domaines, où la captation de signaux émis par des sources mal contrôlées situées en surface et assurée par les réseaux de capteurs passifs qui enregistrent le bruit ambiant. Grâce aux corrélations croisées, ces capteurs deviennent là encore des sources virtuelles.

L'environnement sous-marin peut être surveillé à l'aide de techniques acoustiques passives fondées sur la corrélation. Les corrélations croisées des signaux enregistrés par un réseau de récepteurs rendent possible la localisation d'une source distante émettant à travers un environnement complexe, tel qu'un guide d'ondes océanique. Des réflecteurs ou des anomalies peuvent également être détectés à l'aide des corrélations entre les signaux émis par des sources de bruit ambiant.

La structure interne du cœur d'un réacteur nucléaire peut être surveillée grâce à une analyse par corrélation du flux neutronique hors du cœur, visant à caractériser les modes de vibration du cœur.
Les mesures de ces modes peuvent être comparées aux calculs initiaux du concepteur, et toute anomalie au niveau des fréquences modales et/ou des formes modales peut être le signe d'une anomalie de leur structure.

Les contrôles non destructifs et la surveillance de l'état des structures visent à évaluer les propriétés d'un matériau afin de détecter des dommages ou des anomalies. A la différence des stratégies faisant appel à des sources actives et contrôlées, telles que l'échographie ultrasonore, la méthode de Sivienn repose sur des signaux enregistrés par un réseau de capteurs passifs, émis par le bruit ambiant.

Sivienn a déterminé les domaines (plage de fréquences, taille des antennes, degré d'hétérogénéité du milieu) dans lesquels la méthode d'imagerie par corrélation croisée est plus performante que les méthodes conventionnelles, ainsi que les paramètres d'étalonnage (concernant la taille des fenêtres utilisées dans la méthode de corrélation croisée) qu'il convient de retenir.
Il s'agit d'établir mathématiquement comment les résultats obtenus pour les ondes scalaires (les ondes de pression, par exemple) peuvent être étendus à d'autres types d'ondes vectorielles, et plus particulièrement aux ondes élastiques (ondes de cisaillement et ondes de surface).
Sivienn développe également ses méthodes de modélisation en économie, que ce soit pour analyser la dynamique spatiale d'un territoire (populations, logements, activités productives), ou établir une comparaison entre systèmes bancaires.

Afin de développer et de mettre en œuvre les techniques originales d'imagerie et de traitement du signal qu'elle élabore depuis treize ans, Sivienn recherche des mathématiciens appliqués désireux de développer leurs savoir-faire mathématiques et algorithmiques.
Les premiers travaux de Sivienn avaient porté avec succès sur la surveillance de structures à l'aide de capteurs passifs, sur les essais non destructifs par ultrasons dans des milieux complexes, et sur la surveillance des modes vibratoires des assemblages d'uranium dans les réacteurs à l'aide de mesures du flux neutronique. De nouveaux domaines d'application ont émergé, en particulier dans l'acoustique sous-marine et plus récemment en sismique. L'objectif de Sivienn est de continuer à étendre les concepts et les méthodes des corrélations croisées à d'autres domaines.
Sivienn recrute ainsi des chercheurs à temps plein, titulaires d'un doctorat ou d'un postdoctorat en mathématiques théoriques ou appliquées, possédant des compétences en probabilités/statistiques ou en traitement du signal.