Résumé

Cet atelier est la première édition d’un atelier récurrent permettant de fédérer la communauté des utilisateurs et utilisatrices de l’outil logiciel CIANNA (Convolutional Interactive Artificial Neural Networks by/for Astrophysicists). Cet atelier permettra notamment de faire un bilan de ses cas d’usage scientifiques récents, de présenter les derniers ajouts et d’identifier des priorités de développement, et enfin de formuler une stratégie pour structurer la communauté. L’atelier sera également composé de sessions de démonstrations avec un accompagnement dans la prise en main de l’outil pour les nouveaux utilisateurs et utilisatrices.

Justification scientifique

CIANNA est un framework de développement généraliste permettant la construction, l’entraînement et le déploiement de modèles de réseaux de neurones artificiels avec une grande variété d’architectures. Ce logiciel vise principalement à répondre aux besoins et contraintes de la communauté astrophysique, que ce soit au niveau de la nature des données (grande dynamique, faible rapport signal à bruit, superposition des sources), du format de sortie des modèles (probabilité, incertitude), ou des attentes des scientifiques envers les modèles produits (reproductibilité, explicabilité). Le framework se caractérise également par des latences très faibles permanentant de produire des modèles léger, particulièrement utilisés en astrophysique, avec une efficacité numérique supérieure aux outils grand public équivalents. Il se positionne ainsi comme une réponse aux défis méthodologiques et techniques liés à l’explosion du volume de données astronomiques issues des nouvelles grandes infrastructures observationnelles (p. ex. SKA).

CIANNA a notamment été utilisé par l’équipe MINERVA dans le cadre des SKAO Science Data Challenges pour construire des modèles de détection et de caractérisation d’objets (Cornu et al. 2024). La victoire de cette équipe à la deuxième édition de ces challenges a permis d’obtenir une visibilité internationale, en particulier auprès de la communauté radio-astronomique (Hartley et al. 2023). Aujourd’hui, ce logiciel est utilisé par différents membres de l’équipe COSGAL du LUX à l’Observatoire de Paris, à la fois pour la détection de galaxies dans les données des télescopes LoFAR et NenuFAR (une thèse débutera en septembre) mais aussi pour l’étude de la période de la réionisation de l’univers (demande ANR-TSIA en cours). Il est aussi utilisé à l’Observatoire Astronomique de Strasbourg pour la détection de galaxies dans les données du télescope MeerKAT (une autre thèse débutera en septembre). Le logiciel s’est diffusé au Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, où il est utilisé pour l’identification d’espèces moléculaires dans le milieu interstellaire (une thèse en cours, Kessler et al. 2025). Le logiciel figure également dans une autre demande ANR-TSIA portée par le CRAL et l’IRFU-AIM pour la détection de galaxies avec l’instrument MUSE (VLT). Le développement dans un cadre académique ainsi que la distribution de CIANNA sous licence libre répond également à une volonté d’indépendance face à la prédominance d’outils similaires distribués par des acteurs industriels.

À travers l’organisation de cet atelier, nous souhaitons commencer à structurer la communauté autour de CIANNA à l’échelle française, permettre la prise en main de l’outil pour les nouveaux utilisateurs et utilisatrices (en particulier doctorant et post-doctorant), et entamer une réflexion collective sur les futurs développements prioritaires.

Programme scientifique préliminaire

Jour 1 – Présentations scientifiques et retours de la communauté

– David Cornu : Présentation de CIANNA et de ses fonctionnalités globales.
– David Cornu : Détection et caractérisation automatique de sources par la méthode YOLO-CIANNA, application aux SKAO SDCs.
– Adrien Anthore (invité, doctorant) : Détection automatique de galaxies dans les relevés précurseurs de SKA : en continuum avec LOTSS (LOFAR) et en HI avec LADUMA (MeerKAT).
– Nina Kessler (invitée, post-doctorante) : Identification d’espèces moléculaires organiques complexes dans les régions de formation stellaire.
– Grégory Sainton : Présentation d’un service de détection “on-the-fly” pour intégration dans les outils de visualisation de données astronomiques.
– Aristide Doussot : Tour d’horizon du portage de CIANNA vers différentes méthodes d’installation et de déploiement (conteneurs, guix, apt, compilation manuelle, etc.)
– Table ronde : Structuration de la communauté, retours d’expérience sur l’utilisation de CIANNA, discussion autour des fonctionnalités manquantes et en cours de développement.

Jour 2 – Démonstrations et ateliers pratiques

– Guide d’installation de CIANNA et aide à l’installation sur les machines des personnes participantes (Aristide Doussot et +)
– Tuto 1 : Classification d’étoiles jeunes à partir des bandes infrarouges Spitzer
– Tuto 2 : Classification morphologique de galaxies à partir d’images (Galaxie Zoo)
– Tuto 3 et démo 1 : Détection d’objets par la méthode YOLO-CIANNA et illustration sur divers jeux de données
– Démo 2 : Modèles génératifs par diffusion avec des réseaux résiduels profonds, démonstration des capacités de la version expérimentale de CIANNA.
– Table ronde : Retours sur les difficultés rencontrées au cours des tutoriels et démonstrations, discussion autour de la documentation du code, identification de canaux pour faciliter la communication entre l’équipe de développement et la communauté.