L’équipe Fink est impliquée dans l’étude du ciel transitoire, c’est-à-dire des phénomènes cosmiques variables dans le temps. Elle utilise notamment les alertes en temps réel de deux relevés astronomiques : le Vera C. Rubin Legacy Survey of Space and Time (LSST) et le Zwicky Transient Facility (ZTF). L’approche de l’équipe est centrée sur l’utilisation de l’apprentissage automatique et de l’intelligence artificielle (IA) - pour la classification et la détection d’anomalies - et le développement d’environnements scientifiques interdisciplinaires et innovants.

Le broker Fink

Les données en temps réel produites par l’Observatoire Vera Rubin sont trop nombreuses, trop complexes et trop volumineuses pour être distribuées directement à la communauté astrophysique. C’est là qu’intervient le broker Fink. Son but est d’être l’interface entre les télescopes produisant des alertes et les scientifiques amenés à analyser les données. Pour cela, le broker Fink reçoit et ingère les données, les enrichit à l’aide de catalogues et d’autres sources de données, les classifie et les filtre à l’aide d’algorithmes utilisant l’intelligence artificielle, et redistribue les alertes les plus intéressantes selon les critères définis par les différents utilisateurs.

Fink est une collaboration internationale de plus de 70 chercheurs provenant de 18 pays. Les sujets scientifiques abordés concernent la plupart des domaines du ciel variable, depuis les objets du système solaire jusqu’aux événements cataclysmiques lointains. Il a été conçu pour être très modulaire, permettant aux utilisateurs de développer leurs propres modules scientifiques en fonction de leurs besoins : le broker peut même être utilisé par des amateurs.

En 2023, Fink a reçu le Prix de la Science Ouverte pour le Logiciel Libre dans la Recherche, décerné par le Ministère français de la Recherche.

Au sein du LPCA, l’équipe Fink centralise la coordination des modules scientifiques, l’adaptation des techniques d’apprentissage automatique et assure la maintenance et la portabilité des logiciels. Plus spécifiquement, nous travaillons au développement de techniques efficaces de prétraitement des données, de détection et de classification d’anomalies, en étudiant des objets tels que les supernovae superlumineuses (SLSN), les événements de rupture par effet de marée (ou tidal dispersion events, TDE) et les variables cataclysmiques (CV).

Nous participons également au développement de nouveaux styles de collaboration scientifique, en promouvant une approche du développement scientifique centrée sur l’humain. Ces efforts incluent nos liens étroits avec la collaboration SNAD et la Cosmostatistics Initiative (COIN).

Site web du projet
fink-broker.org

La collaboration SNAD

La collaboration SNAD est née au LPCA en 2018, avec pour objectif de développer des techniques d’apprentissage automatique pour la détection d’anomalies dans des jeux de données astronomiques. Initialement centrés sur les supernovas, les outils d’apprentissage actif mis en place se sont révélés suffisamment puissants et polyvalents pour être transférés à d’autres domaines, comme les éruptions d’étoiles naines de classe M ou la détection d’artefacts dans des images astrophysiques. Les méthodes développées intéressent au-delà de l’astrophysique et sont transférables à d’autres domaines scientifiques.

La collaboration accueille aujourd’hui une douzaine de chercheurs de France, de Russie, du Royaume-Uni et des États-Unis, et a été la première à introduire l’utilisation de techniques de détection active d’anomalies pour l’analyse des données astronomiques.

Le LPCA joue un rôle majeur en dans la collaboration, parallèlement aux activités de Fink , en coordonnant ses activités, en développant et en adaptant des stratégies d’apprentissage automatique et en hébergeant le visualiseur SNAD ZTF, une plate-forme de visualisation simultanée de plusieurs sources de données, initialement conçue pour répondre aux besoins de l’équipe SNAD mais qui est devenue largement utilisée par la communauté astronomique.

Site web du projet
snad.space

La Cosmostatistics Initiative

La Cosmostatistics Initiative (COIN) est un réseau international dont l’objectif est de favoriser l’interdisciplinarité à partir de l’astronomie. Depuis 2014, il s’est imposé comme un modèle non structuré pour le développement d’environnements de travail scientifiques et de pensée scientifique libre. Conçu initialement pour accroître l’interaction entre l’astronomie et les statistiques, le groupe accueille aujourd’hui plus de 80 chercheurs de nationalités très diverses, couvrant un large éventail de disciplines (astronomie, informatique, statistiques, musique, philosophie, ainsi que des spécialistes non universitaires).

Au LPCA, les activités sont hébergées au sein du groupe Fink, qui centralise la gestion de tous les projets COIN en Python ainsi que la logistique de ses réunions scientifiques, et héberge son infrastructure informatique. Le programme de résidence COIN #4, qui s’est déroulé à Clermont Ferrand en 2017, a abouti à la première application de l’apprentissage adaptatif pour la classification photométrique des supernovae, et a placé l’équipe à l’avant-garde du développement de systèmes de recommandation pour les observations astronomiques.

Site web du projet
cosmostatistics-initiative.org

Interdisciplinarité

L’interdisciplinarité, ce sont aussi les actions transverses autour de l’intelligence artificielle et la science des données avec des acteurs nationaux (Mission pour les Initiatives Transverses et Interdisciplinaires du CNRS, groupe Machine Learning de l’IRFU IN2P3), ou locaux (groupe de travail IA du programme DATA de l’iSite CAP 20-25, groupe de travail sur le Machine Learning au LPCA).

Publications

Les publications de l’équipe

L’équipe

Emille E. O. Ishida (IR) - responsable de l’équipe
Emmanuel Gangler (DR)
Fabrice Jammes (IR)
Marine Hebert (gestionnaire)
Aymane Bouzid (M2)
Clement Mur (M2)
Eva de Araujo Pereira (M2)