Traitements des données (signal, électronique, physique)

Durée : 42 heures – Évaluations : Travaux Pratiques

Présentation

Ce cours s’adresse aux étudiants en informatique, débutants en data science, désireux de développer des compétences dans le domaine du traitement du signal. Les élèves doivent savoir stoker et numériser des valeurs avant d’aborder le cours. Ils doivent avoir une base solide en mathématiques pour acquérir les nouvelles compétences en physique et électronique. Ils doivent commencer à avoir du recul et de l’abstraction pour différencier les valeurs captées des informations stockées et exploitables. Cette approche renforcera la fiabilité globale des dispositifs et leur conformité aux exigences éthiques et de sécurité pour faire de la data science.

 

La formation vise à développer des compétences en étude, manipulation et interprétation des signaux (analogique, numérique, physique, électronique). Les étudiants apprendront à choisir les capteurs appropriés pour garantir la précision, la fiabilité des mesures et la collecte de valeurs de données utile en data science. Ce cours enseigne les techniques d’échantillonnage et de quantification des informations. Les apprenants maîtriseront les filtrages et l’organisation des données, pour obtenir des résultats et des informations cohérents et exploitables. Les informations ainsi captées seront donc de qualité supérieure, exemptes d’erreurs et bien structurées. Le cours permet donc la gestion, la visualisation et l’analyse des valeurs des données en expliquant l’impact du bruit, des biais et des erreurs, ainsi que les méthodes pour les corriger. L’utilisation d’outils mathématiques comme les transformées de Fourier, de Laplace et autres leur assurera une analyse précise et sans erreur. La formation inclut l’utilisation d’outils mathématiques pour se former aux techniques de traitement du signal en temps réel. L’objectif final est donc d’optimiser la fiabilité et l’efficacité de la captation des valeurs des données, en vue de leur utilisation en data science.

Célia CERTAIN
Célia CERTAIN

Ingénieure de formation, diplômée de l'EPF, Célia CERTAIN a exercé durant 18 années dans l’industrie en qualité d’ingénieure calculs puis data scientist dans les domaines de l’aéronautique et de l’énergie. À mi-carrière, en 2019, elle a fait le choix de se consacrer à la formation en mathématiques, sciences et informatique. Pour l'École 18.06, Célia CERTAIN intervient sur l'essentiel des cours de mathématiques des programmes Bachelor Informatique et Mastère Intelligence Artificielle.

Objectifs pédagogiques

  • Comprendre les différents types de signaux (continus, discrets, périodiques, apériodiques, déterministes, aléatoires), le bruit, le biais et l’erreur, ainsi que le processus de passage d’un signal analogique (continu) à un signal numérique (discret) via l’échantillonnage et la quantification, avec leurs implications sur la qualité du signal
  • Maîtriser les outils mathématiques essentiels pour analyser les signaux, résoudre des équations différentielles linéaires, et appliquer des transformées comme celles de Laplace et de Fourier pour modéliser et analyser des systèmes physiques
  • Savoir comprendre, définir, sélectionner et évaluer différents capteurs (analogiques et numériques) en fonction de leur principe de fonctionnement, de leur précision, de leur sensibilité et de leur temps de réponse, pour garantir une collecte de valeurs fiable et adaptée aux besoins
  • Apprendre à structurer, stocker, visualiser et analyser des jeux de données, en identifiant les biais, les erreurs, et en utilisant des techniques de filtrage (filtre de Kalman, de Butterworth) pour améliorer la qualité des valeurs des données, tout en respectant les enjeux éthiques et sécuritaires
  • Découvrir les méthodes de traitement du signal en temps réel, notamment pour les systèmes embarqués, et maîtriser des techniques de nettoyage et de traitement pour améliorer la fiabilité et l’efficacité des systèmes de mesure et d’analyse

Plan du module

  1. Introduction au traitement du signal (7 heures)
    • Qu’est-ce que le traitement du signal ?
    • Définition et applications
    • Applications du traitement du signal (Communication, contrôle, instrumentation)
    • Concepts de base
  2. Mathématiques fondamentales (7 heures)
    • Transformée de Laplace
    • Transformée Inverse de Laplace
    • Équations Différentielles
  3. Capteurs physiques et collecte de données (7 heures)
    • Introduction aux cartes
    • Introduction aux capteurs
    • Types de capteurs
    • Fonctionnement de chaque capteur
  4. Construction de jeux de données (7 heures)
    • Méthodes de collecte de valeurs de données
    • Structuration des données (informations)
  5. Analyse et traitement des données – information fiable et exploitable (7 heures)
    • Rappel sur l’analyse des données
    • Identification des biais et des erreurs
    • Équations de filtrage
  6. Techniques avancées de traitement du signal (4 heures)
    • Traitement du signal en temps réel

Bibliographie et ressources

  • Bases et techniques avancées en traitement du signal, Du capteur à la mesure (Patrick Nayman, éditeur : ELLIPSES, ISBN : 9782340101210, 2340101212 – 2025)
  • Les capteurs – 3e éd. 70 exercices et problèmes corrigés (Pascal Dassonvalle, éditeur : Dunod, ISBN : 9782100792085, 2100792083 – 2019)

Ce module fait partie de notre parcours Mastère Intelligence Artificielle (Bac+5) en première année.

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