Moussa Atwi

PhD Student in Mathematics · Nonlinear Inverse Problems · Deep Unrolling · Complex-Valued Optimization

About Me

Your photo

Mathematics · Inverse Problems · Deep Unfolding

I am a PhD student in mathematics working on nonlinear inverse problems, with a focus on exit wave reconstruction and phase retrieval arising in Transmission Electron Microscopy.

In addition to research, I have teaching experience at the high-school level, and I write Arabic poetry.

Publications & Preprints

A generalization bound for exit wave reconstruction via deep unfolding

Preprint, 2025

Show Abstract & Keywords

Transmission Electron Microscopy enables high-resolution imaging of materials, but the resulting images are difficult to interpret directly. One way to address this is exit wave reconstruction, i.e., the recovery of the complex-valued electron wave at the specimen's exit plane from intensity-only measurements. This is an inverse problem with a nonlinear forward model. We consider a simplified forward model, making the problem equivalent to phase retrieval, and propose a discretized regularized variational formulation. To solve the resulting non-convex problem, we employ the proximal gradient algorithm (PGA) and unfold its iterations into a neural network, where each layer corresponds to one PGA step with learnable parameters. This unrolling approach, inspired by LISTA, enables improved reconstruction quality, interpretability, and implicit dictionary learning from data. We analyze the effect of parameter perturbations and show that they can accumulate exponentially with the number of layers $L$. Building on proof techniques of Behboodi et al., originally developed for LISTA, i.e., for a linear forward model, we extend the analysis to our nonlinear setting and establish generalization error bounds of order $\mathcal{O}(\sqrt{L})$. Numerical experiments support the exponential growth of parameter perturbations.

Keywords: phase retrieval; TEM imaging; sparse reconstruction; deep unfolding; proximal gradient algorithm; generalization error; Rademacher complexity.

Arabic Romantic Poetry — رَشْفَةُ أَلَمِ

رَشْفَةُ أَلَمِ is the first volume of my romantic poems, containing more than 80 pieces. رَشْفَةُ أَلَمِ هي المجموعة الأولى من قصائدي الرومانسية، وتضم أكثر من ٨٠ قصيدة.

الخَرَابُ وَالرَّحِيلُ


هَلْ لَا شَعَرْتَ يَا هَذَا، أَنَّكَ أَحْدَثْتَ خَرَابًا
وَإِلَيْكَ رَحَلْتُ بِلَا شَكْوَى، وَكَأَنِّي خُلِقْتُ أَهْوَاكَ
قُلْ لِي مَا حَلَّ بِقَلْبَيْنَا، وَكَيْفَ نَسِيتَ شَوَارِعَنَا
هُنَا كُنَّا نَتَعَانَقُ حُبًّا، وَهُنَا أَهْدَيْتَنِي أَزْهَارًا ...
هَلْ لَا شَعَرْتَ يَا هَذَا، أَنَّكَ أَحْدَثْتَ خَرَابًا
وَإِلَيْكَ رَحَلْتُ بِلَا شَكْوَى، وَكَأَنِّي خُلِقْتُ أَهْوَاكَ
قُلْ لِي مَا حَلَّ بِقَلْبَيْنَا، وَكَيْفَ نَسِيتَ شَوَارِعَنَا
هُنَا كُنَّا نَتَعَانَقُ حُبًّا، وَهُنَا أَهْدَيْتَنِي أَزْهَارًا
كَيْفَ مَزَّقْتَ عَوَاطِفَنَا، وَكَتَبْتَ رَحِيلَ ذِكْرَانَا
وَكُؤُوسُ الخَمْرِ تُعَانِقُنِي، وَعِطْرُكَ فِي كُلِّ ثَارَ
أَصْبَحْتُ بَعْدَكَ شَاعِرَةً، وَدُمُوعِي أَضْحَتْ أَبْيَاتًا
وَغَفَوْتُ أَحْضُنُ صُورَتَنَا، أَشْكُو لِمَبْسَمِكَ وَعَيْنَاكَ
كَيْفَ كَتَبْتَ نِهَايَتَنَا، وَرَحَلْتَ دُونَ اسْتِئْذَانَ
أَيُّ الأَسْرَارِ هِيَ أَنْتَ، وَكَيْفَ خُلِقْتَ إِنْسَانًا
ظُلْمُ الأَفْئِدَةِ حَرَامٌ، وَأَشَدُّهُ لَوْ تَدْرِي عِقَابًا
اقرأ المزيد

الهَجْرُ وَالْعَوْدَةُ


يَا هَاجِرِي
كَيْفَ مَرَرْتِ غَرِيبَةً وَكَأَنَّنِي
مَا كُنْتُ عَيْنَيْكِ وَكُنْتُ الْحُبَّ الأَجْمَلِ
أنا لَسْتُ أَدْرِي فِي الْهَوَى أَيُّ الْحَنِينِ أَنْتِ ...
يَا هَاجِرِي
كَيْفَ مَرَرْتِ غَرِيبَةً وَكَأَنَّنِي
مَا كُنْتُ عَيْنَيْكِ وَكُنْتُ الْحُبَّ الأَجْمَلِ
أنا لَسْتُ أَدْرِي فِي الْهَوَى أَيُّ الْحَنِينِ أَنْتِ
كَيْفَ أَتَيْتِ وَكَيْفَ عَبَرْتِ وَكَيْفَ هَجَرْتِ
أَتَظُنِّ أَنَّكِ بَعْدَ هَذَا هَزَمْتِنِي
فِي الْحُبِّ لَا مَهْزُومٌ وَلَا مُنْتَصِرِ
هَلْ لَا نَعُودُ بَعْدَ هَجْرِنَا مَرَّةً، وَأَسِيرُ بَيْنَ الْعَالَمِينَ وَأَنْتِ لِي
وَأَذُوبُ فِيكِ بِكُلِّ دَقِيقَةٍ وَأَبُوحُ لِلْأَحْضَانِ كَيْفَ كَسَرْتِنِي
وَأَعُودُ مِنْ بَعْدِ الْوِصَالِ بِقُبْلَةٍ لَا تُفَارِقُنِي حَتَّى نَنْتَهِي
اقرأ المزيد

فِقْدَانُ الحَبِيبِ


أَيْنَ أَنَا الآنَ؟
كُلُّ مَا فِيكِ اليَوْمَ قَدْ بَانَ، كُلُّ مَاضِينَا قَدْ هَانَ وَتَعْزِفِينَ مَوْتِي أَلْحَانَ
أَيْنَ الحَنِينُ، أَيْنَ العِنَاقُ، وَأَيْنَ كُلُّ مَا كَانَ؟
نَهَدَاتُكِ عَلَى صَدْرِي أَيْنَ هِيَ الآنَ؟...
أَيْنَ أَنَا الآنَ؟
كُلُّ مَا فِيكِ اليَوْمَ قَدْ بَانَ، كُلُّ مَاضِينَا قَدْ هَانَ وَتَعْزِفِينَ مَوْتِي أَلْحَانَ
أَيْنَ الحَنِينُ، أَيْنَ العِنَاقُ، وَأَيْنَ كُلُّ مَا كَانَ؟
نَهَدَاتُكِ عَلَى صَدْرِي أَيْنَ هِيَ الآنَ؟
عِنْدَمَا كَانَ
المَوْتُ وَالغَرَقُ كُلُّ شَكْوَانَا، وَاليَوْمَ تُبْكِي العَيْنَ أَحْزَانَاً
كُتِبَ الرَّحِيلُ وَالْوَقْتُ قَدْ حَانَ، وَثَغْرُكِ الخَمْرِيُّ لِغَيْرِي قَدْ لَانَ
كَيْفَ أَنَا الآنَ، وَكُلُّ مَا فِيكِ قَدْ خَانَ؟
قِصَصُ الهَوَى تُبْكِينَا، تُعَذِّبُنَا أَحْيَانًا
حُبُّنَا عِشْقُنَا مَاضِينَا وَكُلُّ ذِكْرَانَا، هُم كُلُّ مَا أَبْقَانَا حَتَّى الآنَ وَأَحْيَانَ
لَا تَرْحَلِي، فَبَعْضُ بَدَايَاتِ الحُبِّ نِيسَانَ، اليَوْمَ يَعْشَقُكِ وَغَدًا نِسْيَانَ
لَا تَتَصَنَّعِي رَفْعَ المُوسِيقَى فَرْحَانَ، وَتَبْدَأُ قِصَصُ الحُبِّ إِنْسَانَاً وَإِنْسَانَاً
أَنَا لَا أُنَاشِدُكِ الرُّجُوعَ إِلَى حُضْنِي الآنَ، فَكُلُّ مَا كَانَ قَدْ فَانَ
وَلَكِنْ، لَا تَقْتُلِي نَفْسَكِ انْتِقَامَ عَاشِقٍ وَلْهَانَ.
اقرأ المزيد

Curriculum Vitae

Two versions of my CV are available: a concise, current version and an extended academic CV with full details on research and education.

Current CV (PDF)
Extended Academic CV (PDF)

Contact