Le Centre national de la recherche scientifique est un organisme public de recherche pluridisciplinaire placé sous la tutelle du ministère de l’Enseignement supérieure et de la Recherche. Créé en 1939 et dirigé par des scientifiques, il a pour mission de faire progresser la connaissance et être utile à la société dans le respect des règles d’éthique, de déontologie et d’intégrité scientifique.

Sujet de thèse :
Le projet GEOLIANT (France 2030) vise à développer un outil d'intelligence artificielle pour accélérer la conception de formulations géopolymères, en prédisant leurs propriétés techniques (porosité, résistance mécanique, durabilité), environnementales (analyse de cycle de vie) et économiques (coût, viabilité), et en identifiant de façon bidirectionnelle des formulations candidates à partir de propriétés cibles souhaitées.

Les analyses actuellement disponibles sur les données du projet — qu'elles soient issues des partenaires, de la littérature, ou augmentées/générées par d'autres travaux du projet — permettent d'identifier des corrélations entre paramètres de formulation (composition des précurseurs, ratios Na₂O/SiO₂, conditions de cure) et propriétés du matériau, mais ne suffisent pas à garantir la fiabilité des recommandations de conception : une corrélation ne permet pas de savoir si modifier un paramètre changera réellement une propriété. Cette limite est d'autant plus critique que l'objectif final du projet — la conception inverse de formulations à partir de propriétés cibles — repose implicitement sur des relations causales.

L'objectif de la thèse est de développer des méthodes d'inférence causale explicable sur le datalake propriété-graphe du projet, afin d'identifier les relations causales (et non simplement corrélationnelles) entre paramètres de formulation et propriétés du matériau, et de produire des modèles de prédiction dont les résultats soient interprétables par les experts du domaine. Les travaux porteront notamment sur la découverte causale à partir de données observationnelles hétérogènes et partiellement incomplètes, la représentation de chaînes causales sous forme de chemins dans le graphe de propriétés, et la production d'explications exploitables aussi bien pour la prédiction directe (formulation → propriétés) que pour la conception inverse (propriétés cibles → formulations candidates).

Le/la doctorant·e s'appuiera sur le datalake propriété-graphe du projet et travaillera en lien étroit avec les autres doctorant·e·s du projet, les modèles causaux et prédictifs développés s'appuyant directement sur les données consolidées et augmentées produites par ailleurs. Les travaux combineront inférence causale, apprentissage automatique explicable, apprentissage sur graphes, et une forte dimension interdisciplinaire avec les experts en science des matériaux du consortium (LMDC), nécessaire pour valider la plausibilité physico-chimique des relations causales identifiées.
Contexte :
La thèse s'inscrit dans le cadre du projet GEOLIANT, soutenu par BPI France dans le programme France 2030, visant à développer et industrialiser des liants géopolymères bas-carbone à partir de déchets de chantier, en alternative durable au ciment traditionnel fortement émetteur de CO₂. Le projet repose sur le développement de formulations innovantes et sur la mise en place d'outils numér
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Le Centre national de la recherche scientifique est l’une des plus importantes institutions publiques au monde : 34 000 femmes et hommes (plus de 1 000 laboratoires et 200 métiers), en partenariat avec les universités et les grandes écoles, y font progresser les connaissances en explorant le vivant, la matière, l’Univers et le fonctionnement des sociétés humaines. Depuis plus de 80 ans, y sont développées des recherches pluri et interdisciplinaires sur tout le territoire national, en Europe et à l’international. Le lien étroit que le CNRS tisse entre ses missions de recherche et le transfert vers la société fait de lui un acteur clé de l’innovation en France et dans le monde. Le partenariat qui le lie avec les entreprises est le socle de sa politique de valorisation et les start-ups issues de ses laboratoires (près de 100 chaque année) témoignent du potentiel économique de ses travaux de recherche.

Contraintes et risques :
Thèse menée dans le cadre d'un projet collaboratif multi-partenaires, impliquant des contraintes de coordination, de planification et de dépendance aux contributions des partenaires.

Dépendance à la qualité et à la disponibilité des données consolidées et augmentées par ailleurs dans le projet (données partenaires, littérature extraite, données générées), dont l'hétérogénéité et le caractère partiellement incomplet conditionnent directement l'identifiabilité et la robustesse des modèles causaux.

Risque inhérent à l'inférence causale à partir de données observationnelles : absence de garantie a priori d'identifiabilité causale en présence de facteurs de confusion non observés, nécessitant des hypothèses explicites et une validation itérative avec les experts en science des matériaux du consortium.

Difficulté à évaluer la validité causale et la qualité des explications produites dans un domaine où les mécanismes physico-chimiques sous-jacents ne sont pas toujours entièrement établis, pouvant nécessiter des choix méthodologiques et techniques évolutifs (algorithmes de découverte causale, méthodes d'explicabilité).

Nécessité d'un équilibre entre automatisation par l'IA et validation humaine, pouvant allonger certaines phases expérimentales.

Contraintes liées aux jalons et livrables contractuels du projet financé par BPI France / France 2030.

Interdisciplinarité du sujet, demandant un temps d'appropriation des notions en science des matériaux et en génie civil.

Déplacements ponctuels possibles pour réunions, ateliers ou validations chez les partenaires du projet.