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non-LinEar sigNal processing for solving data challenges in Astrophysics

Projektbeschreibung

Innovative nichtlineare Signaldarstellung könnte kosmische Erforschung verbessern

Die Astrophysik ist an einem Wendepunkt angelangt und steht vor komplexen Herausforderungen bei der Datenanalyse, für die fortgeschrittene Signalverarbeitungsmethoden erforderlich wären. Spärliche Signaldarstellungen haben dazu beigetragen, aus Planck-Daten eine vollständige Karte des kosmischen Mikrowellenhintergrunds zu erstellen. Mit den standardmäßigen linearen Signalverarbeitungsansätzen ist es aber nur eingeschränkt möglich, die inhärenten nichtlinearen Eigenschaften physikalischer Daten zu erfassen. Im Rahmen des vom Europäischen Forschungsrat finanzierten Projekts LENA wird das Ziel verfolgt, diese Beschränkungen durch die Untersuchung eines neuen nichtlinearen Signaldarstellungsrahmens und die Entwicklung numerischer Methoden zur Nutzung nichtlinearer Modelle zu beseitigen. Die Projektergebnisse werden sich auf die Analyse astrophysikalischer Daten auswirken, insbesondere im Rahmen der Planck-Mission und des europäischen Radiointerferometers LOFAR. Es ist zu erwarten, dass sie sich ähnlich auswirken wie die Anwendung von Sparsamkeit in diesem Bereich.

Ziel

Astrophysics has arrived to a turning point where the scientific exploitation of data requires overcoming challenging analysis issues, which mandates the development of advanced signal processing methods. In this context, sparsity and sparse signal representations have played a prominent role in astrophysics. Indeed, thanks to sparsity, an extremely clean full-sky map of the Cosmic Microwave Background (CMB) has been derived from the Planck data [Bobin14], a European space mission that observes the sky in the microwave wavelengths. This led to a noticeable breakthrough: we showed that the large-scale statistical studies of the CMB can be performed without having to mask the galactic centre anymore thanks to the achieved high quality component separation [Rassat14].
Despite the undeniable success of sparsity, standard linear signal processing approaches are too simplistic to capture the intrinsically non-linear properties of physical data. For instance, the analysis of the Planck data in polarization requires new sparse representations to finely capture the properties of polarization vector fields (e.g. rotation invariance), which cannot be tackled by linear approaches. Shifting from the linear to the non-linear signal representation paradigm is an emerging area in signal processing, which builds upon new connections with fields such as deep learning [Mallat13].
Inspired by these active and fertile connections, the LENA project will: i) study a new non-linear signal representation framework to design non-linear models that can account for the underlying physics, and ii) develop new numerical methods that can exploit these models. We will further demonstrate the impact of the developed models and algorithms to tackle data analysis challenges in the scope of the Planck mission and the European radio-interferometer LOFAR. We expect the results of the LENA project to impact astrophysical data analysis as significantly as deploying sparsity to the field has achieved.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.

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Finanzierungsplan

ERC-STG - Starting Grant

Gastgebende Einrichtung

COMMISSARIAT A L ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES
Netto-EU-Beitrag
€ 1 497 411,00
Adresse
RUE LEBLANC 25
75015 PARIS 15
Frankreich

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Region
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Aktivitätstyp
Research Organisations
Links
Gesamtkosten
€ 1 497 411,00

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