Laurent POINSOT                 

Office A108, LIPN - UMR CNRS 7030
Institut Galilée
Université Paris-Nord XIII
99, avenue Jean-Baptiste Clément
93430 Villetaneuse
France

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Research Domains

Since September, 2007, I am assistance professor at the LIPN, and more precisely in its team CALIN after a PhD in mathematics from University of South Toulon-Var. I defended my PhD in September, 2005.  

My research mainly focuses along two axes: cryptography and algebraic combinatorics. Cryptography is my original domain of research. In order to integrate the LIPN I accomplished a partial change of research interests to algebraic combinatorics.

I am also interested in the very general notion of universal problem and its categorical counterpart, namely the study of left adjoint functors. In brief, I am fascinated by the domain of categorical combinatorics.

I am member of the work group "combinatoire algébrique" (GT combalg) from GdR "Informatique Mathématique" (GdR IM) of the CNRS "Institut des Sciences de l'Information et leurs Interactions" (INS2I, and also of the GdR "Renormalisation : aspects algébriques, analytiques et géométriques" (GdR Renorm) of the CNRS "Institut National des Sciences Mathématiques et de leurs Interactions" (INSMI). 

I am also a member of GTIA, the "Groupe de Travail Inter-universitaire en Algèbre".

My publication list, along with pointers to electronic version of my papers, is available here.

An expanded (french written and updated in March, 2012) version of my curriculum vitae of  research, teaching and administrative activities is available here in an electronic format.

N.B. Other informations may be found on my former web page.

Habilitation à Diriger des Recherches en Mathématiques & Informatique

In November 8th, 2011, I defended an "habilitation à diriger des recherches" in two fields: Mathematics and Computer Science.

Its French title is Contributions à l'Algèbre, à l'Analyse et à la Combinatoire des Endomorphismes sur les Espaces de Séries, which may be translated as Contributions to Algebra, to Analysis and to Combinatorics of Endomorphisms of Spaces of Series.

The document, written in French, is available here together with an abstract.

The slides  from the defense de la soutenance are available (and here the same presentation but with four pages by slide) and a poster with the members of the defense board and the eight reviewers (both from the mathematical and the computer science sides).

PhD in Mathematics

I defended a PhD in Mathematics, with Professor Sami Harari as supervisor, at the "Université du Sud Toulon-Var", September 12th, 2005.

Its French title is Non linéarité parfaite généralisée au sens des actions de groupe, contribution aux fondements de la solidité cryptographique, which can be translated into Group-action based generalized perfect nonlinearity, contribution to the foundations of cryptography.

The document, written in French, is available here from on-line PhD archives TEL of CNRS.

Here are the slides of the defense.

Publications (by inverse chronological order)

My publications are also available on HAL data basis of CNRS, and on the ArXiv.

2012
Non Abelian Bent Functions (pdf)
Cryptography and Communications 4 (1): 1-23 (2012)
Abstract: Perfect nonlinear functions from a finite group $G$ to another one $H$ are those functions $f: G \rightarrow H$ such that for all nonzero $\alpha \in G$, the derivative $d_{\alpha}f: x \mapsto f(\alpha x) f(x)^{-1}$ is balanced. In the case where both $G$ and $H$ are Abelian groups, $f: G \rightarrow H$ is perfect nonlinear if and only if $f$ is bent i.e for all nonprincipal character $\chi$ of $H$, the (discrete) Fourier transform of $\chi \circ f$ has a constant magnitude equals to $|G|$. In this paper, using the theory of linear representations, we exhibit similar bentness-like characterizations in the cases where $G$ and/or $H$ are (finite) non Abelian groups. Thus we extend the concept of bent functions to the framework of non Abelian groups.
The Tutte-Grothendieck Group of a Convergent Alphabetic Rewriting System (pdf)
Preprint, arXiv:1112.6179v1 [cs.DM],17 pages, 2012
Abstract: The two operations, deletion and contraction of an edge, on multigraphs directly lead to the Tutte polynomial which satisfies a universal problem. As observed by Brylawski in terms of order relations, these operations may be interpreted as a particular instance of a general theory which involves universal invariants like the Tutte polynomial, and a universal group, called the Tutte-Grothendieck group. In this contribution, Brylawski's theory is extended in two ways: first of all, the order relation is replaced by a string rewriting system, and secondly, commutativity by partial commutations (that permits a kind of interpolation between non commutativity and full commutativity). This allows us to clarify the relations between the semigroup subject to rewriting and the Tutte-Grothendieck group: the later is actually the Grothendieck group completion of the former, up to the free adjunction of a unit (this was even not mention by Brylawski), and normal forms may be seen as universal invariants. Moreover we prove that such universal constructions are also possible in case of a non convergent rewriting system, outside the scope of Brylawski's work.
2011
Contributions à l'Algèbre, à l'Analyse et à la Combinatoire des Endomorphismes sur les Espaces de Séries (pdf)
Habilitation à Diriger des Recherches in Mathematics and Computer Science, Université Paris XIII, November 8th, 2011 (in French)
Résumé : Le dual topologique de l'espace des séries en un nombre quelconque, éventuellement infini, de variables non commutatives avec un corps topologique séparé de coefficients, pour la topologie produit, n'est autre que l'espace des polynômes. Il en résulte de façon immédiate que les endomorphismes continus sur les séries sont exactement les matrices infinies mais finies en ligne. Les matrices triangulaires infinies, puisque formant une algèbre de Fréchet, disposent quant à elles d'un calcul intégral et différentiel, que nous développons dans un cadre assez général, et qui permet d'établir une correspondance exponentielle-logarithme de type Lie. Nous déployons ces outils sur l'algèbre de Weyl (à deux générateurs) réalisée fidèlement comme une algèbre d'opérateurs agissant continûment sur l'espace des séries formelles (en une variable). Puis nous démontrons que chaque endomorphisme d'un espace vectoriel de dimension infinie dénombrable peut s'obtenir explicitement sous la forme de la somme d'une famille sommable en des opérateurs plus élémentaires, les opérateurs d'échelle (généralisation de l'algèbre de Weyl), précisant de la sorte le théorème de densité de Jacobson. Par dualité (topologique) un résultat similaire concernant les opérateurs continus sur un espace de combinaisons linéaires infinies tombent presque gratuitement. Par ailleurs nous développons la notion d'algèbre (contractée) large d'un monoïde à zéro (obtenue par complétion de l'algèbre contractée) qui nous permet de calculer de nouvelles formules d'inversion de Möbius ainsi que des séries de Hilbert.
Abstract: The topological dual of the space of formal series with any number, even infinite, of noncommutative variables over an Hausdorff topological field, under the product topology, is the space of polynomials. It implies that continuous endomorphisms on series are exactly the infinite but row-finite matrices. Because their totality is a Fréchet algebra, a basic integral and differential calculus can be defined for intinite triangular matrices; such a calculus is futhermore developped in a general way and leads to an exponential-logarithm Lie-like correspondence. These analytic tools are then successfully applied on the first Weyl algebra faithfully represented as an algebra of continuous operators on the space of formal power series (in one variable). Afterwards we prove that every endomorphism of an infinite (countable) dimensional vector space may be explicitly obtained as the sum of a summable family of elementary operators, called ladder operators (generalizing the Weyl algebra) in a way similar to Jacobson's density theorem. By (topological) duality we obtain the same result for continuous operators on a space of infinite linear combinations. Besides we introduce the total (contracted) algebra of a monoid with a zero (as a completion of the usual contracted algebra) which is used to compute new Moebius inversion formulae along with some Hilbert series.
Non-Boolean Almost Perfect Nonlinear Functions on Non-Abelian Groups (pdf)
Alexander Pott
International Journal of Foundations of Computer Science 22 (6): 1351-1367 (2011)
Abstract: The purpose of this paper is to present extended definitions and characterizations of the classical notions of APN and maximum nonlinear Boolean functions to deal with the case of mappings from a finite group K to another one N with the possibility that one or both groups are non-Abelian.
Rigidity of the Topological Dual Spaces of Formal Power Series with respect to Product Topologies (pdf)
Preprint, arXiv:1012.4076v1 [math.GN],12 pages, 2011
Abstract: Even in spaces of formal power series is required a topology in order to legitimate some operations, in particular to compute infinite summations. Many topologies can be exploited for different purposes. Combinatorists and algebraists may think to usual order topologies, or the product topology induced by a discrete coefficient field, or some inverse limit topologies. Analysists will take into account the valued field structure of real or complex numbers. As the main result of this paper we prove that the topological dual spaces of formal power series, relative to the class of product topologies with respect to Hausdorff field topologies on the coefficient field, are all the same, namely the space of polynomials. As a consequence, this kind of rigidity forces linear maps, continuous for any (and then for all) of those topologies, to be defined by very particular infinite matrices similar to row-finite matrices.  
Enforcing Security with Cryptography (pdf)
Sami Harari
In S. Haddad, F. Kordon, L. Pautret and L. Petrucci (eds.), Distributed Systems: Designs and Algorithms, Wiley, chapter 12, pp. 301-330, 2011
Abstract: The purpose of this chapter is to give an account on modern cryptography, both symmetric and asymmetric, following the evolution of mathematical techniques to construct secure bijective functions. After a brief introduction concerning some general notions on cryptography, the block ciphers DES, IDEA and AES are presented. In a second part are presented the relations between prime numbers and public-key encryption, followed by a rigorous description of RSA cryptosystem. 
2010
Ladder Operator and Endomorphisms in Combinatorial Physics (pdf)
Gérard H. E. Duchamp, Allan I. Solomon, Karol A. Penson, Pawel Blaziak and Andrzej Horzela
Discrete Mathematics and Theoretical Computer Science 12 (2): 295-306 (2010)
Abstract: Starting with the Heisenberg-Weyl algebra, fundamental to quantum physics, we first show how the ordering of the non-commuting operators intrinsic to that algebra gives rise to generalizations of the classical Stirling Numbers of Combinatorics. These may be expressed in terms of infinite, but row-finite, matrices, which may also be considered as endomorphisms of $\mathbb{C}[[x]]$. This leads us to consider endomorphisms in more general spaces, and these in turn may be expressed in terms of generalizations of the ladder-operators familiar in physics.
Möbius Inversion Formula for Monoids with Zero (pdf)
Gérard H. E. Duchamp and Christophe Tollu
Semigroup Forum 81 (3): 446-460 (2010)
Abstract: The Möbius inversion formula, introduced during the 19th century in number theory, was generalized to a wide class of monoids called locally finite such as the free partially commutative, plactic and hypoplactic monoids for instance. In this contribution are developed and used some topological and algebraic notions for monoids with zero, similar to ordinary objects such as the (total) algebra of a monoid, the augmentation ideal or the star operation on proper series. The main concern is to extend the study of the Möbius function to some monoids with zero, i.e., with an absorbing element, in particular the so-called Rees quotients of locally finite monoids. Some relations between the Möbius functions of a monoid and its Rees quotient are also provided.
Statistics on Graphs, Exponential Formula and Combinatorial Physics (pdf)
Gérard H. E. Duchamp, Silvia Goodenough and Karol A. Penson
Journal of Nonlinear Systems and Applications 1: 58-62 (2010)
Abstract: The concern of this paper is a famous combinatorial formula known under the name "exponential formula". It occurs quite naturally in many contexts (physics, mathematics, computer science). Roughly speaking, it expresses that the exponential generating function of a whole structure is equal to the exponential of those of connected substructures. Keeping this descriptive statement as a guideline, we develop a general framework to handle many different situations in which the exponential formula can be applied.
Partial Monoids: Associativity and Confluence (pdf)
Gérard H. E. Duchamp and Christophe Tollu
Journal of Pure and Applied Mathematics 3 (2): 265-285 (2010)
Abstract: A partial monoid $P$ is a set with a partial multiplication $\times$ (and total identity $1_P$) which satisfies some associativity axiom. The partial monoid $P$ may be embedded in a free monoid $P^*$ and the product $\star$ is simulated by a string rewriting system on $P^*$ that consists in evaluating the concatenation of two letters as a product in $P$, when it is defined, and a letter $1_P$ as the empty word $\epsilon$. In this paper we study the profound relations between confluence for such a system and associativity of the multiplication. Moreover we develop a reduction strategy to ensure confluence and which allows us to define a multiplication on normal forms associative up to a given congruence of $P^*$. Finally we show that this operation is associative if, and only if, the rewriting system under consideration is confluent.
A Formal Calculus on the Riordan Near Algebra (pdf)
Gérard H. E. Duchamp
Advances and Applications in Discrete Mathematics 6 (1): 11-44 (2010)
Abstract: The Riordan group is the semi-direct product of a multiplicative group of invertible series and a group, under substitution, of non units. The Riordan near algebra, as introduced in this paper, is the Cartesian product of the algebra of formal power series and its principal ideal of non units, equipped with a product that extends the multiplication of the Riordan group. The later is naturally embedded as a subgroup of units into the former. In this paper, we prove the existence of a formal calculus on the Riordan algebra. This formal calculus plays a role similar to those of holomorphic calculi in the Banach or Fréchet algebras setting, but without the constraint of a radius of convergence. Using this calculus, we define "en passant" a notion of generalized powers in the Riordan group.
Doubly Perfect Nonlinear Boolean Permutations (pdf)
Journal of Discrete Mathematical Sciences and Cryptography 13 (6): 571-582 (2010)
Abstract: Due to implementation constraints the XOR operation is widely used in order to combine plaintext and key bit-strings in secret-key block ciphers. This choice directly induces the classical version of the differential attack by the use of XOR-kind differences. While very natural, there are many alternatives to the XOR. Each of them inducing a new form for its corresponding differential attack (using the appropriate notion of difference) and therefore block-ciphers need to use S-boxes that are resistant against these nonstandard differential cryptanalysis. In this contribution we study the functions that offer the best resistance against a differential attack based on a finite field multiplication. We also show that in some particular cases, there are robust permutations which offers the best resistant against both multiplication and exponentiation base differential attacks. We call them doubly perfect nonlinear permutations.
2009
A New Characterization of Group Action-Based Perfect Nonlinearity (pdf)
Discrete Applied Mathematics 157 (8): 1848-1857 (2009)
Abstract: The left-regular multiplication is explicitly embedded in the notion of perfect nonlinearity. But there exist many other group actions. By replacing translations by another group action the new concept of group action-based perfect nonlinearity has been introduced. In this paper we show that this generalized concept of nonlinearity is actually equivalent to a new bentness notion that deals with functions defined on a finite Abelian group G that acts on a finite set X and with values in the finite-dimensional vector space of complex-valued functions defined on X.
GF(2^n)-Bent Functions (pdf)
Advances and Applications in Discrete Mathematics 3 (1): 1-46 (2009)
Abstract: A function from a finite Abelian group $G$ and with values in the unit circle $T$ of the complex field is called bent if its Fourier transform (i.e., the decomposition of $f$ in the basis of characters of $G$) has a constant magnitude equal to the number of elements of $G$. In this contribution we define a modulo 2 notion of characters by allowing the characters of an elementary finite Abelian p-group $G$ to take their values in the multiplicative group $GF(2^n)^*$ (with $p = 2^n − 1$) of the roots of the unity in the finite field $GF(2^n$ ) with $2^n$ elements rather than in the complex roots of the unity $T$. We show that this kind of characters forms an orthogonal basis of the $GF(2^n )$-vector space of functions from $G$ to $GF(2^n)$ that permits us to define a modulo 2 version of the Fourier transform (as a decomposition of a vector in this basis of characters). We show that many classical properties of the Fourier transform still hold for this characteristic 2 version. In particular, we can define an appropriate notion of bent functions, called $GF(2^n)$-bent functions, with respect to this Fourier transform. Finally we construct a class of $GF(2^n)$-bent functions and we also study their relations with classical and group action versions of perfect nonlinearity.
2008
G-Perfect Nonlinear functions (pdf)
James A. Davis
Designs, Codes and Cryptography 46 (1): 83-96 (2008)
Abstract: Perfect nonlinear functions are used to construct DES-like cryptosystems that are resistant to differential attacks.We present generalized DES-like cryptosystems where the XOR operation is replaced by a general group action. The new cryptosystems, when combined with G-perfect nonlinear functions (similar to classical perfect nonlinear functions with one XOR replaced by a general group action), allow us to construct systems resistant to modified differential attacks. The more general setting enables robust cryptosystems with parameters that would not be possible in the classical setting. We construct several examples of G-perfect nonlinear functions, both $\Z_2$-valued and $\Z_2^a$-valued. Our final constructions demonstrate G-perfect nonlinear planar permutations (from $\Z_2^a$ to itself), thus providing an alternative implementation to current uses of almost perfect nonlinear functions.
Cryptographie et Procédés de Chiffrement (pdf)
Sami Harari
In F. Kordon, L. Pautret et L. Petrucci (éds.), Systèmes répartis en action, de l'embarqué aux systèmes à large échelle, Hermes Science, chapter 7, pp. 117-151, 2008 (in French)
Résumé : L'objectif de ce chapitre est de présenter les principes généraux de la cryptographie, à la fois symétrique et asymétrique, en mettant l'accent sur l'évolution des techniques mathématiques de conception des bijections cryptographiquement sûres. Les procédés de chiffrement par blocs DES, IDEA et AES sont par la suite exposés. Enfin les relations entre les nombres premiers et la cryptographie à clef publique, en particulier dans le procédé de chiffrement RSA, sont développées. 
2007
Perfect Nonlinear S-Boxes on the Real Line (pdf)
Journal of Discrete Mathematical Sciences and Cryptography 10 (6): 783-813 (2007)
Abstract: The objective of this contribution is to introduce an analogue to the classical secretkey block ciphers, such as DES, IDEA or AES, in the nondenumerable setting, namely where cleartexts, plaintexts and keys are real numbers. The nonlinear part of traditional secretkey block ciphers, the S-boxes, is designed to provide confusion, i.e., to resist to several kind of cryptanalysis such as algebraic, differential or linear attacks. By analogy we construct S-boxes in the uncountable setting which provide the best resistance to a classical or modified version of the differential attack. Since our S-boxes are real-valued functions defined on the real-line, we also need to prevent possible new attacks based on real analysis (such as continuity and derivability), which are ignored since impossible in the finite case: we must hide the topological structure. So we introduce a new kind of discontinuous boxes for this purpose.
2006
Bent Functions in Impossible Cases: Odd and Plane Dimensions (pdf)
International Journal of Computer Science and Network Security 6 (8): 18-26 (2006)
Abstract: Bent or perfect nonlinear Boolean functions represent the best resistance against the so-called linear and differential cryptanalysis. But this kind of cryptographic relevant functions only exists when the number of input bits m is an even integer and is larger than the double of the number of output bits n. Unfortunately the non-existence cases, the odd dimension (m is an odd integer) or the plane dimension ( m = n ), are not illegitimate from a cryptographic point of view and even commonly considered. New notions of bentness and perfect nonlinearity are then needed in those impossible cases for the traditional theory. In this paper, by replacing the usual XOR by another kind of bit-strings combination, we explicitly construct new “bent” Boolean functions in traditionally impossible cases.
Bent Functions on a Finite Nonabelian Group (pdf)
Journal of Discrete Mathematical Sciences and Cryptography 9 (2): 349-364 (2006)
Abstract: We introduce the notion of a bent function on a finite nonabelian group which is a natural generalization of the well-known notion of bentness on a finite abelian group due to Logachev, Salnikov and Yashchenko. Using the theory of linear representations and noncommutative harmonic analysis of finite groups we obtain several properties of such functions similar to the corresponding properties of traditional Abelian bent functions.
2005
Multidimensional Bent Functions (pdf)
GESTS International Transactions on Computer Science and Engeneering 18 (1): 185-195 (2005)
Abstract: The concept of bent functions, originally introduced by Dillon and Rothaus, is very relevant in cryptography because this kind of functions represents the maximal resistance against the so-called linear cryptanalysis. In 1997, Logachev, Salnikov and Yashchenko described a fundamental notion of bentness for functions defined on a finite Abelian group G with values in the unit circle of the complex field. in this paper, by replacing this unit circle by the unit hypersphere S_H(0_H,1) of an arbitrary finite-dimensional Hermitian space H, we develop a generalization of the concept of bentness for S_H(0_H,1)-valued functions defined on G, called multidimensional bent functions.
Group Action based Perfect Nonlinearity (pdf)
Sami Harari
GESTS International Transactions on Computer Science and Engeneering 12 (1): 1-14 (2005)
Abstract: In a recent paper, we generalized the notion of perfect nonlinearity of boolean functions by replacing the translations of a vector space on $\mathbb{F}_2$ by an Abelian group of fixed-point free involutions acting regularly on this vector space. We now show this generalization to be still valid when considering a finite nonempty set $X$ rather than a vector space on $\mathbb{F}_2$ and a faithful or regular action of a finite Abelian group $G$ on $X$. We also develop a dual characterization of this new concept through the Fourier transform as for the classical notion of perfect nonlinearity. By considering faithful actions we highlight a fundamental concept underlying to perfect nonlinearity that extends the classical notions. In short we integrate the traditional concepts within a more general and primitive framework.
Non Linéarité Parfaite Généralisée au sens des Actions de Groupe, Contribution aux Fondements de la Solidité Cryptographique (pdf)
PhD in Mathematics, Advisor Sami Harari, Université du Sud-Toulon Var, September 12th,  2005 (in French)
Résumé : Les notions de fonctions parfaitement non linéaires et courbes sont particulièrement pertinentes en cryptographie puisqu'elles formalisent les résistances maximales face aux très efficaces attaques différentielle et linéaire. Cette thèse est ainsi consacrée à l'étude de ces objets cryptographiques. Nous interprétons ces notions de manière très naturelle essentiellement en substituant les translations figurant dans la définition de la non linéarité parfaite par une action de groupe quelconque. Les propriétés de ces actions telle que la fidélité ou la régularité permettent de décliner en plusieurs variantes ce nouveau concept. Nous développons de surcroît sa caractérisation duale à l'aide de la transformée de Fourier ce qui aboutit à la notion appropriée de fonction courbe. En particulier dans le cas d'une action de groupe non abélien, nous faisons usage de la théorie des représentations linéaires afin d'établir une version duale matricielle. Nous généralisons par ailleurs selon le même principe ces objets combinatoires appelés ensembles à différences qui caractérisent la non linéarité parfaite des fonctions à valeurs dans le corps fini à deux éléments. Cela nous permet d'exhiber des constructions de fonctions satisfaisant nos critères généralisés, en particulier dans ces cas où les fonctions courbes au sens classique n'existent pas.
Abstract: Notions of perfect nonlinearity and bent functions are particularly relevant in cryptography because they formalize maximal resistances against the very efficient differential and linear attacks. This thesis is then dedicated to the study of these cryptographic objects. We naturally interpret these notions in a more abstract and theoretical framework essentially by the substitution of the translations which occur in the definition of perfect nonlinearity by any group action. The properties of these actions as fidelity and regularity allow to decline this new concept into several alternatives. We develop as well its dual characterization using the Fourier transform that leads to an adapted notion of bentness. In particular in the case of a non Abelian group action, we use the linear representations theory to establish a dual matrix version. Furthermore, following the same principle, we generalize those combinatorics objects called difference sets which characterize perfect nonlinearity of functions with values in the finite field with two elements. This allows us to exhibit some constructions of functions which satisfy our generalized criteria, in particular in those cases where bent functions in the usual sense do not exist. 
2004
Generalized Boolean Bent Functions (pdf)
Sami Harari
In Progress in Cryptology - Indocrypt 2004, volume 3348 of Lecture Notes in Computer Science, pp. 107-119, 2004
Abstract: The notions of perfect nonlinearity and bent functions are closely dependent on the action of the group of translations over $\mathbb{F}_2^m$. Extending the idea to more generalized groups of involutions without fixed points gives a larger framework to the previous notions. In this paper we largely develop this concept to define $G$-perfect nonlinearity and $G$-bent functions, where $G$ is an Abelian group of involutions, and to show their equivalence as in the classical case.

Seminar Presentations (by inverse chronological order)

2012
Topological duality and row-finite matrices (pdf)
Conférence "Structured Matrix Days 2012" (May, 10-11) au XLIM, Université de Limoges (France)
Abstract: In order to legitimate some computations, for instance sums of series, we need to consider topologies on the space of formal series. In combinatorics or algebra it is usual to consider topologies given by vauations, or product topology relative to a discrete field, or projective limit topologies. When analysis is needed we consider the usual topologies of the base fields of real and complex numbers. Actually we prove that the topological duals of the space of series with respect to the product topology relative to a fixed Hausdorff topological field, are all isomorphic to the space of polynomials. Due to this independence of the topological dual the linear operators, continuous for one (and therefore for all) the topology(ies) of our collection may be written in the form of particular infinite matrices for which they are only finitely many non-zero terms on each "row".
Opérateurs d'échelle généralisés et une "forme normale" des endomorphismes (pdf)
Séminaire d'Algèbre et Théorie des Nombres du LMB, Université de Franche-Comté
Résumé : En caractéristique zéro, une conséquence presque immédiate du théorème de densité de Jacobson est le fait que l'algèbre de Weyl (d'indice un) est un sous-anneau dense (dans la topologie compact-ouvert) de l'anneau des endomorphismes de l'espace des polynômes en une indéterminée. Les générateurs canoniques de l'algèbre de Weyl sont des opérateurs d'échelle, i.e., ils sont gradués, respectivement en degré +1 et -1, relativement au degré usuel des polynômes. L'objectif de cet exposé est d'étendre le résultat de densité en caractéristique quelconque où l'on remplace l'espace des polynômes par un espace vectoriel de dimension infinie dénombrable et les générateurs de l'algèbre de Weyl par des opérateurs d'échelle quelconques. Par dualité (topologique) on en déduit ensuite un résultat analogue pour traiter le cas des opérateurs (continus) sur des "combinaisons linéaires" infinies.
Opérateurs d'échelle généralisés et une "forme normale" des endomorphismes (pdf)
Séminaire Algo du GREYC, Université de Caen Basse-Normandie (in French)
Résumé: L'algèbre de Weyl (d'indice 1), bien connue des physiciens, est engendrée par deux éléments a et b qui, s'ils ne commutent pas, possèdent une relation de commutation bien maîtrisée : ab-ba=1. Une conséquence directe d'un théorème d'algèbre (le théorème de densité de Jacobson) montre que tout opérateur sur les polynômes peut être vu comme la limite d'une suite d'éléments de l'algèbre de Weyl. Il est même possible de construire explicitement une telle suite. Dans cet exposé je montre qu'un résultat similaire peut être obtenu si on remplace les éléments a et b par des opérateurs d'échelle généralisés, soit deux opérateurs : R, montant, et L, descendant, sur un espace vectoriel de dimension infinie, sans aucune relation de commutation particulière. Une construction algorithmique est également possible dans ce cadre généralisé, et elle conduit à une notion de forme normale pour des opérateurs.
Contributions à l'algèbre, àl'analyse et à la combinatoire des endomorphismes sur les espaces de séries (pdf)
Séminaire Algèbre, Dynamique et Topologie du LATP, Aix-Marseille Université (in French)
Résumé: Le dual topologique de l'espace des séries en un nombre quelconque, éventuellement infini, de variables non commutatives avec un corps topologique séparé de coefficients, pour la topologie produit, n'est autre que l'espace des polynômes. Il en résulte de façon immédiate que les endomorphismes continus sur les séries sont exactement les matrices infinies mais finies en ligne. Les matrices triangulaires infinies, puisque formant une algèbre de Fréchet, disposent quant à elles d'un calcul intégral et différentiel, que nous développons dans un cadre assez général, et qui permet d'établir une correspondance exponentielle-logarithme de type Lie. Nous déployons ces outils sur l'algèbre de Weyl (à deux générateurs) réalisée fidèlement comme une algèbre d'opérateurs agissant continûment sur l'espace des séries formelles (en une variable). Puis nous démontrons que chaque endomorphisme d'un espace vectoriel de dimension infinie dénombrable peut s'obtenir explicitement sous la forme de la somme d'une famille sommable en des opérateurs plus élémentaires, les opérateurs d'échelle (généralisation de l'algèbre de Weyl), précisant de la sorte le théorème de densité de Jacobson. Par dualité (topologique) un résultat similaire concernant les opérateurs continus sur un espace de combinaisons linéaires infinies tombent presque gratuitement.
Fonctions presque parfaitement non linéaires sur des groupes non abéliens (pdf)
Séminaire Arithmétique et Théorie de l'Information de l'IML, Aix-Marseille Université (in French)
Résumé: L'objectif de cet exposé est de présenter des définitions et caractérisations des notions classiques de fonctions booléenes APN et maximalement non linéaires adaptées au cas d'applications d'un groupe fini K dans un autre N avec la possibilité que l'un ou l'autre voire les deux groupes soient non abéliens.
Fonctions presque parfaitement non linéaires sur des groupes non abéliens (pdf)
Séminaire d'Informatique et Algèbre Appliquée de l'IMATH, Université du Sud Toulon-Var (in French)
Fonctions presque parfaitement non linéaires sur des groupes non abéliens (pdf)
Séminaire du groupe de travail ARITH du LIRMM, Université Montpellier 2 (in French)
Formule d'inversion de Möbius pour les monoïdes à zéro (pdf)
Séminaire Combinatoire & Algorithmes du LITIS, Université de Rouen
Résumé: La formule d'inversion de Möbius, introduite au cours du XIXème siècle en arithmétique, fut généralisée à une vaste classe de monoïdes dits localement finis tels que les monoïdes partiellement commutatifs libres et les monoïdes plaxique et hypoplaxique par exemple. Dans cet exposé seront présentés des notions algébriques et topologiques sur les monoïdes à zéro, similaires à des objets ordinaires tels que l'algèbre (totale) d'un monoïde, l'idéal d'augmentation ou l'étoile des séries propres. L'objet principal de cet exposé est d'étendre l'étude de la  fonction de Möbius au cas de certains monoïdes à zéro, i.e., les monoïdes disposant d'un élément absorbant bilatère, en particulier, les quotients de Rees de monoïdes localement finis. Des relations entre la fonction de Möbius d'un monoïde et celle de son quotient de Rees seront ainsi décrites.
2011
Soutenance d'Habilitation à Diriger des Recherches en Mathématiques et en Informatique (pdf)
Le 8 novembre 2011 à l'Université Paris XIII, Président du jury Jacques Alev (in French)
Résumé : Le dual topologique de l'espace des séries en un nombre quelconque, éventuellement infini, de variables non commutatives avec un corps topologique séparé de coefficients, pour la topologie produit, n'est autre que l'espace des polynômes. Il en résulte de façon immédiate que les endomorphismes continus sur les séries sont exactement les matrices infinies mais finies en ligne. Les matrices triangulaires infinies, puisque formant une algèbre de Fréchet, disposent quant à elles d'un calcul intégral et différentiel, que nous développons dans un cadre assez général, et qui permet d'établir une correspondance exponentielle-logarithme de type Lie. Nous déployons ces outils sur l'algèbre de Weyl (à deux générateurs) réalisée fidèlement comme une algèbre d'opérateurs agissant continûment sur l'espace des séries formelles (en une variable). Puis nous démontrons que chaque endomorphisme d'un espace vectoriel de dimension infinie dénombrable peut s'obtenir explicitement sous la forme de la somme d'une famille sommable en des opérateurs plus élémentaires, les opérateurs d'échelle (généralisation de l'algèbre de Weyl), précisant de la sorte le théorème de densité de Jacobson. Par dualité (topologique) un résultat similaire concernant les opérateurs continus sur un espace de combinaisons linéaires infinies tombent presque gratuitement. Par ailleurs nous développons la notion d'algèbre (contractée) large d'un monoïde à zéro (obtenue par complétion de l'algèbre contractée) qui nous permet de calculer de nouvelles formules d'inversion de Möbius ainsi que des séries de Hilbert.
Abstract: The topological dual of the space of formal series with any number, even infinite, of noncommutative variables over an Hausdorff topological field, under the product topology, is the space of polynomials. It implies that continuous endomorphisms on series are exactly the infinite but row-finite matrices. Because their totality is a Fréchet algebra, a basic integral and differential calculus can be defined for intinite triangular matrices; such a calculus is futhermore developped in a general way and leads to an exponential-logarithm Lie-like correspondence. These analytic tools are then successfully applied on the first Weyl algebra faithfully represented as an algebra of continuous operators on the space of formal power series (in one variable). Afterwards we prove that every endomorphism of an infinite (countable) dimensional vector space may be explicitly obtained as the sum of a summable family of elementary operators, called ladder operators (generalizing the Weyl algebra) in a way similar to Jacobson's density theorem. By (topological) duality we obtain the same result for continuous operators on a space of infinite linear combinations. Besides we introduce the total (contracted) algebra of a monoid with a zero (as a completion of the usual contracted algebra) which is used to compute new Moebius inversion formulae along with some Hilbert series.
Generalized ladder operators and a "normal form" for endomorphisms (pdf)
International workshop Combinatorial Physics III, du 24 au 26 novembre à Cracovie, Pologne
Abstract: In this talk is presented a generalization of a well-known consequence of Jacobson's density theorem that states that any linear endomorphisms on univariate polynomials may be represented as the sum of a summable family of differential operators. The result is obtained by considering more general ladder operators than the elements of the first Weyl algebra. Finally a similar result is given for endomorphisms on a natural completion of some kind of vector spaces.
Décomposition des endomorphismes par des opérateurs d'échelle généralisés
Journées du Groupe de Travail CombAlg du GdR IM, du 23 au 24 juin à Rouen, France (in French)
Résumé: Une généralisation du théorème de densité de Jacobson est présentée dans cet exposé : tout élément de l'anneau des endomorphismes d'un espace vectoriel "gradué" est la somme d'une famille sommable (dans la topologie compact-ouvert) d'éléments de l'anneau engendré par des opérateurs d'échelle. Pour chaque endomorphisme on calcule de façon explicite la famille dont il est la somme.
2010
Sur le plongement du complété d'un espace de normé dans son complété pour une autre norme (pdf)
Séminaire CIP au LIPN, Université Paris XIII (in French)
Résumé : Soit E un espace vectoriel muni de deux normes p et q comparables, i.e., quel que soit x, p(x) est inférieur ou égal à q(x). En dépit du fait que dans cette configuration toute suite de Cauchy pour q est une suite de Cauchy pour p, on ne peut rien dire en général des relations entres les complétés de E pour p et pour q. Dans cet exposé, une condition nécessaire et suffisante pour laquelle le complété pour q se plonge continûment (et densément) dans le complété pour p est présentée.
Dualité et séries formelles (pdf)
Séminaire CIP du LIPN, Université Paris XIII (in French)
Résumé : L'objectif de cet exposé est de montrer que, quelle que soit la topologie (séparée) de corps sur K, le dual (topologique, pour la topologie produit) de l'espace K^X des applications définies sur un ensemble X et à valeurs dans K est isomorphe au sous-espace K^(X) des fonctions à support fini. En particulier, ce résultat s'applique lorsque X est le monoïde libre sur une lettre x, où, dans ce cas, K^X n'est autre que l'ensemble des séries formelles K[[x]], et K^(X) celui des polynômes K[x]. Une conséquence de ce fait est que l'espace des endomorphismes continus (sous les hypothèses précédentes quant au choix des topologies) de K^X est isomorphe à l'espace des "matrices" dont les "lignes" sont à support fini.
Adjonction d'unité, aspect catégorique (pdf)
Séminaire CIP du LIPN, Université Paris XIII (in French)
Résumé : L'adjonction d'une unité à un semi-groupe pour constituer un monoïde, ou à un anneau pour en faire un anneau unitaire, relève d'une construction générale que je me propose d'exposer dans le cadre des catégories monoïdales. En effet, pour une catégorie monoïdale C donnée avec coproduits finis et telle que le tenseur se distribue sur le coproduit, cela résulte de l'existence d'un adjoit à gauche pour le foncteur d'oubli de la catégorie des monoïdes internes à C dans celle de ses semi-groupes internes.
Associateurs et quasi-bigèbres d'après V. Drinfel'd (pdf)
Séminaire CIP du LIPN, Université Paris XIII (in French)
Résumé : Il s'agit d'exposer la notion d'associateurs dûe à Drinfel'd pour définir les quasi-bigèbres, sorte de bigèbres coassociatives à conjugaison près par un associateur.
2009
On the powers of substitutions with prefunctions (pdf)
62ème Séminaire Lotharingien de Combinatoire, du 22 au 25 février à Heilsbronn, Allemagne
Résumé : Dans cet exposé nous présentons une preuve "non combinatoire" de l'existence de puissances généralisées des opérateurs de substitution avec préfonction.
Statistics on graphs, exponential formula and combinatorial physics (pdf)
The 3rd International Conference on Complex Systems and Applications ICCSA 2009, du 29 juin au 2 juillet au Havre, France
Résumé : En 1953, les physiciens chimistes R. J. Ridell et G. E. Uhlenbeck énoncèrent la proposition de la "Formule Exponentielle" (également parfois appelée "expansion isomère"). Cette formule est essentiellement basée sur une statistique bivariée (mixte) liée aux groupes à un paramètre. Une brève revue de quelques modèles est effectuée ici avec quelques problèmes contemporains ouverts de la Physique Combinatoire.
Monoïdes partiels, anneaux booléens et formule exponentielle (pdf)
Séminaire CIP du LIPN, Université Paris XIII (in French)
Résumé : Dans cet exposé je présente la notion de monoïde partiel muni d'une application de support à valeurs dans un anneau booléen (généralisé, i.e., absence éventuelle de l'identité multiplicative) de sorte que lorsque le produit dans le monoïde partiel est défini à condition que le produit des images par l'application de support soit égal à zéro, et alors l'image du produit est la somme des images. Puis les notions développées sont spécialisées au cas où l'anneau booléen est l'ensemble des parties finies d'un ensemble. La formule exponentielle en est déduite.
Le monoïde partiel libre (pdf)
Séminaire de l'IMATH, Université du Sud Toulon-Var (in French)
Résumé : Dans cet exposé je démontre que la catégorie des monoïdes partiels et celle des monoïdes à zéro (i.e. avec un élément absorbant bilatère) sont (naturellement) équivalentes. Puis je construit le monoïde partiel libre sur un alphabet de Rees (un ensemble avec une partie distinguée).
Le monoïde partiel libre (pdf)
Séminaire LCR du LIPN, Université Paris XIII (in French)
Résumé : La structure de monoïde est fondamentale en informatique théorique, et plus précisément en combinatoire algébrique, puisqu’elle est reliée aux concepts de langages, d’automates, de séries formelles et d’algèbres de Lie combinatoires par exemple. Un monoïde est un ensemble non vide muni d’une loi de composition interne associative et d’un élément neutre bilatère. De façon informelle, un monoïde partiel est un monoïde dont la loi de composition n’est que partiellement défini. Un monoïde à zéro est un monoïde (total) pourvu d’un élément distingué, le zéro, qui est absorbant pour sa loi de composition interne. Dans cet exposé, après avoir effectué des rappels concernant ces différentes structures ainsi que des notions de théorie des catégories, je montre que les catégories des monoïdes à zéro et des monoïdes partiels sont essentiellement identiques (le zéro marque l’erreur d’un produit non défini), et qu’elles diposent d’un objet libre, à savoir, le monoïde partiel libre, généralisant en cela le résultat classique concernant l’existence du monoïde (total) libre.
2008
Group of substitutions with prefunctions and the normal ordering problem (pdf)
60ème Séminaire Lotharingien de Combinatoire, du 30 mars au 2 avril à Strobl, Autriche
Résumé : Cet exposé a pour objectif de montrer comment les matrices infinies (d'un certain type) peuvent être utilisées pour résoudre le problème de l'ordre normal pour les éléments de l'algèbre de Weyl qui se trouvent être homogènes relativement à l'excès (la dérivation est d'excès -1 et la multiplication est d'excès +1). 
Équations différentielles dans les algèbres de Fréchet (pdf)
Séminaire CIP, Université Paris XIII (in French)
Résumé : Dans cet exposé je démontre que les problèmes de Cauchy avec condition initiale admettent une solution sous forme exponentielle dans une algèbre de Fréchet. Comme dans le cas banachique, cela permet de définir un sous-groupe à un paramètre.
Séries entières et algèbres de Fréchet (pdf)
Séminaire CIP du LIPN, Université Paris XIII (in French)
Résumé : Après avoir rappelé les notions d'espaces et d'algèbres de Fréchet, je montre que ces dernières admettent une exponentielle (assez semblable à l'exponentielle dans une algèbre de Banach). Plus généralement ces algèbres admettent un calcul analytique.
2007
Fonctions parfaitement non linéaires et actions de groupe (pdf)
Séminaire de Cryptologie du GREYC, Université de Caen Basse-Normandie (in French)
Résumé : Les boîtes-S des procédés de chiffrement (à clef secrète) par blocs itéré sont notamment conçues pour résister aux attaques différentielle et linéaire. Ces cryptanalyses reposent sur la manière de combiner le texte clair et la clef. L'opération de combinaison traditionnellement employée est l'addition bit-à-bit de vecteurs binaires. Il existe d'autres façons de mélanger le clair et la clef, aussi dans cet exposé je me propose de remplacer l'addition par une action de groupe plus générale. J'étudie alors l'attaque différentielle adaptée à cette nouvelle opération de combinaison ainsi que les boîtes-S qui lui opposent la meilleure resistance possible. On montre en particulier que l'on peut constuire des fonctions robustes dans des cas où leurs homologues classiques (i.e., lorsque l'opération de combinaison est une addition binaire) n'existent pas. 
Fonctions parfaitement non linéaires et actions de groupe (pdf)
Séminaire LCR du LIPN, Université Paris XIII (in French)
Résumé : Après un rappel des notions générales de la cryptographie à clef secrète ainsi que des cryptanalyses différentielle et linéaire, je présente mes travaux concernant la notion de non linéarité parfaite étendue aux actions de groupe : les boîtes-S des procédés de chiffrement (à clef secrète) par blocs itéré sont notamment conçues pour résister aux attaques différentielle et linéaire. Ces cryptanalyses reposent sur la manière de combiner le texte clair et la clef. L'opération de combinaison traditionnellement employée est l'addition bit-à-bit de vecteurs binaires. Il existe d'autres façons de mélanger le clair et la clef, aussi dans cet exposé je me propose de remplacer l'addition par une action de groupe plus générale. J'étudie alors l'attaque différentielle adaptée à cette nouvelle opération de combinaison ainsi que les boîtes-S qui lui opposent la meilleure resistance possible. On montre en particulier que l'on peut constuire des fonctions robustes dans des cas où leurs homologues classiques (i.e., lorsque l'opération de combinaison est une addition binaire) n'existent pas. 
2006
G-perfect nonlinearity (pdf)
Séminaire du Département de Mathématiques et d'Informatique de l'Université de Richmond, États-Unis d'Amérique
Résumé : Dans cette présentation j'introduis la notion de fonctions G-parfaitement non linéaires où l'action par translation d'un groupe est remplacée par une action de groupe (fidèle) quelconque. Sa caractérisation en termes de transformée de Fourier est également exposée et s'inspire du concept traditionnel en cryptographie de fonctions courbes. Enfin j'expose une généralisation similaire pour les ensembles à différences et montre que l'on peut construire ces objets nouveaux avec des paramètres impossibles dans le cas usuel. 
Boolean bent functions in impossible cases: odd and plane dimensions (pdf)
First joint conference on Security in Network Architecture (SAR) and Security of Information Systems (SSI) SARSSI'06, du 6 au 9 juin à Seignosse, France
Résumé : Un résultat classique énonce qu'il est impossible de construire des fonctions courbes entre deux espaces vectoriels sur le corps fini à deux éléments de même dimension ou lorsque la dimenson de l'espace de départ est impaire. En relaxant la notion de fonctions courbes en remplaçant l'action par translation par une autre action de groupe, je montre qu'il devient possible de constuire des fonctions courbes (au sens généralisés) dans ces cas impossibles traditionnellement. 
Fonctions booléennes courbes dans les cas impossibles : les dimensions impaires et planes (pdf)
Journées du GT Codage et Cryptographie C2 du GdR IM, du 15 au 20 octobre à Eymoutiers, France (in French)
Résumé : Après un rappel des notions usuelles de fonctions parfaitement non linéaire et courbe, je présente des constructions de fonctions vérifiant des propriétés plus générales (la loi de groupe est remplacée par une action de groupe). 
2005
Soutenance de Thèse de Doctorat de Mathématiques (pdf)
Le 12 septembre 2005 à l'Université du Sud Toulon-Var, Présidente du jury Anne Canteaut, Directeur de thèse Sami Harari (in French)
Résumé : Les notions de fonctions parfaitement non linéaires et courbes sont particulièrement pertinentes en cryptographie puisqu'elles formalisent les résistances maximales face aux très efficaces attaques différentielle et linéaire. Cette thèse est ainsi consacrée à l'étude de ces objets cryptographiques. Nous interprétons ces notions de manière très naturelle essentiellement en substituant les translations figurant dans la définition de la non linéarité parfaite par une action de groupe quelconque. Les propriétés de ces actions telle que la fidélité ou la régularité permettent de décliner en plusieurs variantes ce nouveau concept. Nous développons de surcroît sa caractérisation duale à l'aide de la transformée de Fourier ce qui aboutit à la notion appropriée de fonction courbe. En particulier dans le cas d'une action de groupe non abélien, nous faisons usage de la théorie des représentations linéaires afin d'établir une version duale matricielle. Nous généralisons par ailleurs selon le même principe ces objets combinatoires appelés ensembles à différences qui caractérisent la non linéarité parfaite des fonctions à valeurs dans le corps fini à deux éléments. Cela nous permet d'exhiber des constructions de fonctions satisfaisant nos critères généralisés, en particulier dans ces cas où les fonctions courbes au sens classique n'existent pas.
2004
Generalized Boolean bent functions
5th International Conference on Cryptology in India Indocrypt 2004, du 20 au 22 décembre à Chennai (Madras), Inde
Résumé : Les notions de fonctions parfaitement non linéaires et courbes dépendent de l'action du groupe des translations sur GF(2)^m. En étendant cette idée à des groupes d'involutions sans point fixe plus généraux on obtient un cadre plus large pour ces notions. Dans cet exposé je développe ce concept afin de définir la G-non linéarité parfaite et les fonctions G-courbes, où G est un groupe abélien d'involutions, et je montre que ces deux notions sont équivalentes, comme dans le cas classique. 
Fonctions booléennes courbes généralisées
Séminaire du GRIM, Université du Sud Toulon-Var (in French)
Résumé : Les notions de fonctions parfaitement non linéaires et courbes dépendent de l'action du groupe des translations sur GF(2)^m. En étendant cette idée à des groupes d'involutions sans point fixe plus généraux on obtient un cadre plus large pour ces notions. Dans cet exposé je développe ce concept afin de définir la G-non linéarité parfaite et les fonctions G-courbes, où G est un groupe abélien d'involutions, et je montre que ces deux notions sont équivalentes, comme dans le cas classique. 
2003
Diffusion in cryptography
Applied Algebra, Algorithms and Error Coding Codes AAECC 15, du 12 au 16 mai 2003 à Toulouse, France
Résumé : Dans cet exposé je présente en quoi la notion de diffusion introduite par C. Shannon en cryptographie relève d'un concept métrique. Cela permet en outre de définir de façon rigoureuse ce concept imprécis qui est pourtant à la base de la conception des procédés de chiffrement à clef secrète.

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