Abstract

Recent works in time-frequency analysis proposed to switch the focus from the maxima of the spectrogram toward its zeros, which form a random point pattern with a very stable structure. Several signal processing tasks, such as component disentanglement and signal detection procedures, have already been renewed by using modern spatial statistics on the pattern of zeros. Tough, they require cautious choice of both the discretization strategy and the observation window in the time-frequency plane. To overcome these limitations, we propose a generalized time-frequency representation: the Kravchuk transform, especially designed for discrete signals analysis, whose phase space is the unit sphere, particularly amenable to spatial statistics. We show that it has all desired properties for signal processing, among which covariance, invertibility and symmetry, and that the point process of the zeros of the Kravchuk transform of complex white Gaussian noise coincides with the zeros of the spherical Gaussian Analytic Function. Elaborating on this theorem, we finally develop a Monte Carlo envelope test procedure for signal detection based on the spatial statistics of the zeros of the Kravchuk spectrogram.

References

The presentation will be based upon a journal paper and a conference paper:

• Pascal, B., & Bardenet, R. (2022). A covariant, discrete time-frequency representation tailored for zero-based signal detection. IEEE Transactions on Signal Processing. https://arxiv.org/pdf/2202.03835.pdf
• Pascal, B., & Bardenet, R. Une famille de représentations covariantes de signaux discrets et son application à la détection de signaux à partir de leurs zéros. Colloque GRETSI, Nancy, 6-9 Sept. 2022. http://gretsi.fr/data/colloque/pdf/2022_pascal810.pdf

For those who want to get prepared about point processes and signal processing:

• Flandrin, P. (2015). Time–frequency filtering based on spectrogram zeros. IEEE Signal Processing Letters, 22(11), 2137-2141.
• Bardenet, R., Flamant, J., & Chainais, P. (2020). On the zeros of the spectrogram of white noise. Applied and Computational Harmonic Analysis, 48(2), 6- 82-705. Bardenet, R., & Hardy, A. (2021). Time-frequency transforms of white noises and Gaussian analytic functions. Applied and computational harmonic analysis, 50, 73-104.

Dependence measures based on reproducing kernel Hilbert spaces, also known as Hilbert-Schmidt Independence Criterion and denoted HSIC, are widely used to statistically decide whether or not two random vectors are dependent. Recently, non-parametric HSIC-based statistical tests of independence have been performed. However, these tests lead to the question of the choice of the kernels associated to the HSIC. In particular, there is as yet no method to objectively select specific kernels with theoretical guarantees in terms of first and second kind errors. One of the main contributions of this work is to develop a new HSIC-based aggregated procedure which avoids such a kernel choice, and to provide theoretical guarantees for this procedure. To achieve this, we first introduce non-asymptotic single tests based on Gaussian kernels with a given bandwidth, which are of prescribed level $\alpha \in (0,1)$. From a theoretical point of view, we upper-bound their uniform separation rate of testing over Sobolev and Nikol'skii balls. Then, we aggregate several single tests, and obtain similar upper-bounds for the uniform separation rate of the aggregated procedure over the same regularity spaces. Another main contribution is that we provide a lower-bound for the non-asymptotic minimax separation rate of testing over Sobolev balls, and deduce that the aggregated procedure is adaptive in the minimax sense over such regularity spaces. Finally, from a practical point of view, we perform numerical studies in order to assess the efficiency of our aggregated procedure and compare it to existing independence tests in the literature.

References:

-> This presentation will be based on the paper :

Adaptive test of independence based on HSIC measures (https://arxiv.org/abs/1902.06441)

-> To be prepared :

• First part of the talk deals with optimality of non parametric independence statistical tests, see Sections 0.1 and 0.2 of the PhD thesis of Melisande Albert

https://perso.math.univ-toulouse.fr/albert/files/2016/11/These-malbert.pdf

• Second part of the talk deals with kernel based measures of independence, see

Measuring Statistical Dependence with Hilbert-Schmidt Norms (https://is.mpg.de/publications/3774)

La conjecture de Yau-Tian-Donaldson prédit que l'existence d'une métrique extrémale (au sens de Calabi) dans une classe de Kähler donnée d'une variété kählérienne est équivalente à une certaine notion de stabilité algébro-géométrique de cette classe. Dans cet exposé, nous discuterons d'une résolution de cette conjecture pour une certaine classe de fibrations toriques, appelée fibrations toriques principales semisimples. Après avoir introduit le problème de Calabi pour des variétés kählériennes générales, nous nous concentrerons sur le cas torique. Nous introduisons alors la notion de stabilité pertinente dans notre contexte et nous expliquerons la construction des fibrations principales semisimple toriques. Finalement nous énoncerons notre résultat d'existence principal et nous discuterons des éléments de preuve. En particulier, nous verrons comment réduire le problème de Calabi sur l'espace total de la fibration à un problème à courbure scalaire constante pondérée sur les fibres toriques. (arXiv:2108.12297).

La simulation numérique peut être vue comme une retranscription informatique de modèles mathématiques, engendrant des codes de plus en plus complexes, à mesure que les modèles se complexifient. Cela peut nécessiter un savoir-faire que le chercheur en mathématiques ou physique n'a pas nécessairement. Ainsi cet exposé présentera le métier d'ingénieur de recherche dans le cadre du calcul scientifique.

Un système hamiltonien qui possède un point invariant elliptique non résonnant admet un invariant de conjugaison formel (au sens des séries formelles), sa forme normale de Birkhoff en ce point. Le système hamiltonien est ainsi formellement conjugué à sa forme normale de Birkhoff. Si cet invariant formel ainsi que la conjugaison formelle avaient une existence réelle cela aurait pour conséquence qu’au voisinage du point fixe toute orbite serait quasi-périodique, ce que l’on sait être faux depuis les travaux de Poincaré. Néanmoins, bien que formelle, cette forme normale de Birkhoff joue un rôle fondamental dans la compréhension de la dynamique du hamiltonien au voisinage du point fixe. Couplée à la théorie KAM (pour Kolmogorov, Arnold,Moser), elle permet de démontrer dans de nombreuses situations l’existence d’un ensemble de mesure positive de tores invariants quasi-périodiques au voisinage de l’équilibre. Une question naturelle est de comprendre dans quelle mesure la régularité analytique du hamiltonien renforce l’influence de la forme normale de Birkhoff sur la dynamique du système.

Suite aux travaux pionniers de Bourgain en 1996, puis de Burq et Tzvetkov en 2008, une approche statistique des équations dispersives non linéaires s'est considérablement développée dans une variété de contextes.

Nous nous intéressons ici aux équations de Schrödinger avec une non-linéarité cubique (NLS) dans $\mathbb{R}^d$. Après avoir rappelé la théorie de Cauchy probabiliste développée par Bényi, Oh et Pocovnicu en 2015 dans des régimes sur-critiques, nous précisons l'instabilité par « inflation de normes » qui se produit dans de tels régimes.

La deuxième partie est consacrée à la dynamique en temps long pour les solutions associées à ces données initiales aléatoires. Nous démontrons un résultat de scattering qui s'appuie sur une version probabiliste de la I-méthode et qui permet en outre de résoudre statistiquement la conjecture de scattering pour NLS en dimension 3.

Enfin, nous présentons des développements récents dans des régimes quasi-linéaires, qui ont été initiés par Bringmann en 2019 et que nous exploitons pour exhiber des solutions fortes à certaines équations faiblement dispersives. Ce dernier résultat est en collaboration avec Louise Gassot et Slim Ibrahim.

Introduite par Toën en 2013, l'action de membranes associe à toute ∞-opérade cohérente O une structure de O-algèbre sur l’espace des extensions de l’identité. Pour certaines ∞-opérades d'origine géométrique, cette construction abstraite reproduit des structures algébriques importantes. Par exemple, appliquée à l'opérade des petits disques de dimension n, l'action de membranes reproduit une partie des opérations algébriques sur les espaces de morphismes depuis la sphère de dimension n-1, tel qu'étudié en topologie des cordes. Des travaux de Mann–Robalo ont également montré comment l'exemple de l'opérade des courbes stables encode les invariants de Gromov–Witten, via cette même construction. Mon exposé sera une introduction à ces idées, jusqu'à mes résultats de thèse qui permettent d'étendre l'action de membranes à de nouveaux exemples géométriques.

Dans cet exposé, après avoir défini le champ de Teichmüller d'une variété compacte complexe, je m'interrogerai sur les pathologies qu'il peut exhiber et qui en font un objet parfois très éloigné d'un espace analytique. Grâce à la dualité de points de vue que permet le formalisme des champs, ces pathologies sont également des pathologies des familles de variétés complexes. Il s'agit d'un travail en cours.