SYSTÈMES NUMÉRIQUES INTELLIGENTS. Rapport d activité

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1 SYSTÈMES NUMÉRIQUES INTELLIGENTS 11 Rapport d activité

2 1 Avant-propos Institut Carnot CEA LIST CEA SACLAY Nano-INNOV PC GIF-SUR-YVETTE CEDEX T. +33 (0) www-list.cea.fr Crédits photos (couverture) : Patrick Gripe, Philippe Stroppa Conception/réalisation : studio kolza - Philippe Benoist Directeur de l institut CEA LIST La recherche au service de l innovation et de la compétitivité des entreprises Plusieurs événements ont jalonné l année 2011 du CEA LIST. Le premier est la forte augmentation de nos partenariats pluriannuels avec de grands acteurs industriels ; ces partenariats adressent les domaines du manufacturing (robotique, contrôle industriel, simulation), de l énergie, de la santé et des technologies autour du logiciel embarqué, en particulier dans le domaine des transports : autant de domaines émergents propices à l innovation et aux gains de compétitivité. Deuxième événement : la restructuration de l Institut, destinée à accompagner encore plus efficacement les entreprises et notamment les PME. Notre direction commerciale gère les accords de collaboration, afin qu ils répondent pleinement aux priorités et au calendrier de nos partenaires industriels. La direction des programmes structure notre offre technologique et lui donne sa cohérence ; elle veille en particulier à définir et réaliser la stratégie européenne pour l ensemble de l Institut. Enfin, la direction scientifique a vocation à maintenir notre recherche au meilleur niveau et la focaliser sur des domaines générateurs d innovation. En 2011, nous avons ainsi accru le nombre de doctorants et de chercheurs titulaires d une habilitation à diriger des recherches (HDR), plus haut diplôme accessible aux scientifiques français. La restructuration de l Institut s est opérée en phase avec la nouvelle dénomination de la direction de la recherche technologique du CEA en «CEA TECH». Cette dynamique doit permettre de faire encore mieux ressortir notre mission : irriguer le tissu industriel national en termes d innovation, de technologie et d emploi. Enfin, le CEA LIST s est vu renouveler sa sélection en tant qu institut CARNOT pour une période de 5 ans. Ce label, qui reconnaît la qualité de la recherche partenariale menée par le CEA LIST, renforce également sa dynamique via l appartenance au réseau des 34 instituts Carnot. En parallèle, l Institut a renforcé son intégration dans l écosystème du plateau de Saclay. Notre emménagement dans les nouveaux bâtiments de Nano-INNOV et de Digiteo, commencé fin 2011, se poursuivra en 2012, ainsi que la réalisation de la plateforme DOSEO pour la radiothérapie. Nous travaillons maintenant aux côtés des meilleures équipes du Campus Paris Saclay : un contexte idéal pour poursuivre notre mission de recherche pour l innovation et le renforcement de la compétitivité des entreprises.

3 2 11 avril Événements 2011 Les événements Le 28 En route pour Carnot 2 Déjà labellisé Carnot 1 en 2006, le CEA LIST fait partie des 34 instituts Carnot 2 qui bénéficieront pendant 5 ans d un soutien annuel global de 60 M. Principal critère de choix de l Etat : la proximité entre ces laboratoires et le monde socioéconomique, pour accélérer le passage de la recherche au transfert de technologie. juin Le 1 er La gestion documentaire en huit langues de gestion documentaire multilingue qui intègre une technologie de recherche plein texte de l Institut. Elle analyse des textes en anglais, français, arabe, chinois, allemand, espagnol, italien et hongrois et trouve des documents dans toutes ces langues, quelle que soit la langue de la requête. La PME ANT Inno a lancé ANT box, une solution Le 28 Grand-Ouest : un accord en réalité virtuelle Le CEA LIST et la plateforme régionale d innovation en réalité virtuelle CLARTE LAVAL renforcent leurs liens à travers un protocole de coopération. Secteurs concernés : automobile, aéronautique, naval, bâtiment, agroalimentaire, design, etc. Le 30 Pleins feux sur les applications sécurité et défense Les travaux de l Institut touchant aux domaines de la défense et de la sécurité ont été présentés lors du Secure Day, un événement organisé à Paris : détection d explosifs, filtrage de données, identification de sources radioactives, guidage d un individu dans un bâtiment juillet NextSTEP Le 8 6,7 millions d euros pour le contrôle moteur OSEO a attribué une aide de 6,7 millions d euros au projet NEXTSTEP sur le contrôle électronique de moteurs automobiles de nouvelle génération faiblement polluants. Partenaires du projet : la PME Scaleo chip, chef de file, le groupe Continental et les instituts IFP Energies Nouvelles et CEA LIST. Le 19 Un cobot pour les tâches industrielles pénibles Le robot collaboratif ou «cobot» développé avec le CETIM et la société RB3D est un bras mécatronique dédié aux tâches industrielles pénibles : brossage, burinage, manipulation Il amplifie l effort de l opérateur d un facteur réglable de 1 à 50. octobre Photo Philippe Stroppa/CEA Le 18 Hercule fait ses premiers pas 3 Premier exosquelette français, Hercule a été présenté par la Direction Générale de l Armement (DGA) au salon parisien Milipol. Il assiste soldats et sauveteurs pour porter des charges jusqu à 100 kg à 4 km/h, avec 20 km d autonomie. Il a été développé en partenariat entre RB3D, ESME Sudria et le CEA LIST. Le 25 Support renforcé pour Papyrus Les utilisateurs de Papyrus, l outil open source de modélisation en UML2 et DSLM du CEA LIST, peuvent désormais faire appel à la société Mia Software pour le support et la maintenance ; un appui qui s ajoute à celui de la communauté open source Papyrus. décembre Le 20 Une détection radiologique nouvelle génération La société Saphymo va industrialiser un nouveau portique de détection radiologique. Plus performant et moins cher que les produits du marché, il s appuie sur deux innovations du CEA LIST : discrimination gammas/neutrons et en stabilisation des températures de détecteurs. 4

4 5 OMMAIRE 01 06/07 08/09 10/11 12/13 14/15 02/03 Avant-propos Événements 2011 Le CEA LIST en bref Des technologies pour l industrie Excellence scientifique et ressourcement Innovation ouverte Startup Thierry Ardouin/CEA En 2011, l institut CEA LIST a investi de nouvelles infrastructures, avec l arrivée de ses premières équipes dans le centre d intégration Nano-INNOV. 16/17 22/23 28/29 36/37 38/39 44/45 46 Systèmes embarqués Architectures et logiciels embarqués Ingénierie Logiciels et Systèmes Intelligence ambiante Manipulation Intelligente Multimédia, virtualités et interfaces Capteurs et traitement du signal Capteurs et information Contrôle industriel Métrologie des rayonnements Ionisants Thèses en cours (2011) Publications Organisation Chiffres clés 2011

5 6 Le CEA List 7 Le CEA LIST, spécialiste des systèmes numériques intelligents Basé dans l Essonne, l institut CEA LIST focalise les recherches de ses 700 chercheurs, ingénieurs et techniciens sur les systèmes numériques intelligents. Il crée avec ses partenaires industriels des rela tions pérennes autour de l innovation et du transfert de technologie, tout en maintenant un haut niveau de recherche amont grâce à ses collaborations académiques. Il a déposé à ce jour 263 brevets actifs, dont 46 nouveaux en Un atout pour la compétitivité industrielle Le CEA LIST a vocation à soutenir la compéti tivité des entreprises par l innovation et le transfert technologique : sa capacité à créer une relation pérenne avec ses partenaires industriels lui permet de comprendre et répondre à leurs besoins. Il a collaboré en 2011 avec 90 entreprises différentes dans le cadre de partenariats d innovation, dont 45% de PME, et a donné naissance à deux start-up, Krono-Safe et WiN MS. Ces coopérations industrielles s intègrent elles-mêmes dans un «écosytème d innovation» développé de manière volontariste pour accéder à d autres expertises technologiques. Cet écosystème comprend en particulier des partenariats académiques (alliance Digiteo, réseau Carnot) et des projets collaboratifs (pôles de compétitivité, notamment SYSTEMATIC). Six domaines applicatifs Le CEA LIST apporte des réponses technologiques inédites aux futurs besoins sociétaux dans six domaines applicatifs : Technologies de l information et de la communication : ingénierie logicielle, architectures multicœurs, communications mobiles. Energie : Smart Grid, gestion intelligente des bâtiments. Transports : électronique et logiciel embarqués, systèmes d assistance à la conduite. Santé : bio informatique, radiothérapie, traitement de données pour l imagerie médicale. Sécurité : cyber sécurité, gestion de crise, menaces NRBCE, protection des infrastructures critiques. Manufacturing : contrôle non destructif, robotique, cobotique, modélisation, simulation. Chiffres clés personnes dont 486 permanents 136 doctorants Systèmes Embarqués Architectures systèmes Fiabilité, sûreté et sécurité de fonctionnement Ingénierie logiciels et systèmes 70 % du budget issus de ressources externes Trois domaines de recherche Sur ces six domaines, l Institut développe la convivialité des interfaces homme-machine, la sécurisation et la fiabilisation des systèmes, et intègre les enjeux environnementaux via des systèmes innovants de gestion de l énergie ou des outils pour des procédés d éco-conception industrielle. Un haut niveau scientifique L institut CEA LIST maintient un haut niveau de recherche amont, indispensable à sa capacité d innovation ; en 2011, ses chercheurs ont signé 300 publications scientifiques. Des projets de ressourcement sont régulièrement initiés pour évaluer le potentiel de nouvelles technologies : projet Carnot SecureCloud sur la sûreté 100 licences Intelligence Ambiante Réalité virtuelle et augmentée Robotique interactive Interfaces sensorielles et ambiantes Vision et multimédia Systèmes communicants 263 brevets actifs dont 46 déposés en 2011 de fonctionnement et de sécurité du Cloud Computing, projet Realform sur des actions de maintenance industrielle en réalité mixte (augmentée/virtuelle), projet COTS sur les processeurs COTS (CPU, GPU, embarqué) et l expertise en adéquation algorithmearchitecture Des projets d innovation ouverte sont explorés grâce aux nouveaux outils collaboratifs des Investissements d Avenir : laboratoires d excellence (LabeX), instituts d excellence (IdeX), Instituts de Recherche Technologique (IRT) et équipements d excellence (Equipex). L Institut est impliqué au total dans plus de 25 projets labellisés. Capteurs et Traitement du Signal Capteurs innovants Traitement du signal Contrôle industriel Métrologie des rayonnements ionisants 300 publications

6 8 CEA LIST : Des technologies pour l industrie 9 Partenariats industriels 2011, quelques exemples Le CEA LIST définit ses thèmes de recherche en fonction de leurs débouchés applicatifs et de leur potentiel marché, et les valorise à travers des partenariats industriels qui représentent environ 30 % de son budget. Ces partenariats peuvent prendre trois formes : projet collaboratif, accord bilatéral ou laboratoire commun. Des technologies pour l industrie Une recherche orientée par les applications et les marchés Créer la valeur à tous les niveaux Les recherches menées par l Institut couvrent l ensemble de la chaîne d innovation : en phase amont, par la production de nouvelles connaissances, les publications (300 en 2011) et les brevets (46 en 2011) ; lors de ses collaborations avec les industriels, par l adaptation de ses technologies aux besoins spécifiques et aux contraintes métiers de différents secteurs ; lors du transfert de technologie, par la transmission de l expérience et de savoir-faire. Un triangle vertueux chercheurs systémiers - fournisseurs de technologie Le modèle économique du CEA LIST est basé sur le développement de technologies adaptées aux besoins des utilisateurs finaux (systémiers, intégrateurs), et portées par des fournisseurs de technologie (équipementiers, éditeurs de logiciels) capables de les commercialiser dans le monde entier. Ces collaborations sont valorisées sous forme de contrats de recherche industriels, de cessions de licences et de redevances sur brevets. Le modèle économique du CEA LIST est basé sur le développement de technologies adaptées aux besoins des utilisateurs finaux et portées par des fournisseurs de technologie capables de les commercialiser dans le monde entier. Les recettes partenariales ont plus que doublé en 3 ans ; elles représentent ainsi 30 % du budget total du CEA LIST. Trois modes opératoires Le projet collaboratif. Le partenaire s engage aux côtés du CEA LIST et d autres partenaires privés et publics, pour une durée de deux à trois ans. Il bénéficie de financements publics qui couvrent une partie des coûts. L investissement de chaque partenaire et la propriété intellectuelle des résultats du projet sont définis par un accord de consortium. L entreprise entre ainsi en relation avec des laboratoires académiques d excellence et évalue le potentiel d une technologie sur un cas applicatif. Sans disposer d un service R&D en propre, elle peut accéder à des innovations majeures. L accord bilatéral de R&D. L entreprise définit avec le CEA LIST un accord de recherche bilatéral portant sur un programme précis étude de faisabilité, démonstrateur, prototype, transfert de technologie sous licence et sur une durée de plusieurs années. L accord correspond à une enveloppe budgétaire fixée au départ. P.Gripe/CEA Technip : signature d un accord de partenariat stratégique pour 3 ans avec le CEA. Scaleochip : développement d une architecture électronique de nouvelle génération pour le contrôle de moteurs automobiles (laboratoire commun avec le CEA LIST). Esterel Technologies : co-développement de SCADE System, un produit logiciel pour applications critiques (laboratoire commun avec le CEA LIST). biomérieux : plateforme de traitement et d analyse de données de spectrométrie de masse (laboratoire commun avec le CEA LIST). Le laboratoire commun. Le partenaire et le CEA LIST signent un accord de collaboration de trois ans minimum. Une équipe projet spécifique est constituée, avec mise en commun de ressources humaines et financières ; l industriel prend un engagement minimum de moyens. Une roadmap commune est définie pour la première année, puis adaptée au vu des résultats techniques, des évolutions du marché cible et des priorités de l industriel. Quand l innovation passe par la création Lorsque la création d une entreprise répond à un besoin dans la chaîne de l innovation, le CEA LIST transfère certaines de ses technologies de rupture à des start-up créées dans cet objectif, par des chercheurs de l Institut ou par des entrepreneurs extérieurs. Douze start-up ont ainsi vu le jour en dix ans, dont huit ces trois dernières années. Elles gardent un lien étroit avec le CEA LIST à travers des accords de R&D pluriannuels. (lire aussi p. 14 et 15).

7 10 Excellence scientifique et ressourcement 11 Excellence scientifique et ressourcement Programmes : une stratégie basée sur des roadmaps collectives Le CEA LIST s inscrit dans un tissu varié lui permettant de tracer ses propres feuilles de routes, pour amener de l innovation du milieu académique jusqu au transfert industriel. Le CEA LIST s appuie ainsi sur les stratégies d alliance du milieu académique, avec les nouvelles structures de pilotage comme les idex, Labex ou Equipex, les alliances comme Allistene (STIC), Ancre (énergie) ou Allenvie (environnement et santé). L Institut bénéficie également de la dynamique du Campus Paris Saclay et du pôle de compétitivité SYSTEMATIC, avec ses ouvertures internationales dans le cadre des programmes européens. Ces projets réunissent les acteurs les plus importants de différents domaines technologiques, font vivre des groupes de travail et dégagent des roadmaps précises. Ils permettent à l Institut, à partir de ses technologies les plus prometteuses, de déceler des opportunités, de définir des priorités, de concevoir des programmes dans une perspectivre française et internationnale sur plusieurs années. Cet éclairage extérieur sert aussi à confirmer ou à réorienter des voies de recherche qui n ont pas encore suscité l intérêt de partenaires industriels. Plutôt que de stopper des programmes de recherche, le CEA LIST privilégie une réorientation si nécessaire vers d autres domaines applicatifs. Investissements d Avenir : un nouvel élan pour le ressourcement Annoncés en 2011, les projets retenus dans le cadre des Investissements d Avenir favorisent l émergence de pôles d excellence portés par la Fondation de Coopération Scientifique (FCS) Campus Paris Saclay. Ils associent 19 partenaires académiques et industriels, dont l institut CEA LIST : Idex Paris Saclay : en élargissant le cercle des partenaires académiques (enseignement et recherche), il préfigure l Université Paris Saclay qui verra le jour en Il permettra notamment de poursuivre la dynamique impulsée par Digiteo en créant un département STIC. Labex Nanosaclay : il porte sur la nano électronique, la nanophotonique, les nanosciences pour la biologie, et les composants du CEA LIST incorporant des films de diamant. Labex Digiworld : il porte sur les logiciels distribués sûrs, le traitement de grands volumes de données, les réseaux de communication et le cloud computing. IRT SystemX : associant des partenaires publics et privés, il est axé sur l Ingénierie Numérique des systèmes du futur. Il a pour objectif le partage, le développement et la maîtrise d un portefeuille de technologies génériques et sa diffusion dans les filières économiques cibles. Equipex Digiscope : cet équipement rassemble des dispositifs de visualisation interactive et de réalité virtuelle, ainsi que des moyens de calcul massif (Maison de la Simulation, méso-centre de l École Centrale de Paris, Teratec). Il concerne aussi bien les processus de conception industrielle, les sciences expérimentales, l aide à la décision et la pédagogie numérique. Thierry Ardouin/Agence Régionale de Développement de Paris Ile-de- Le CEA LIST s inscrit dans un tissu varié lui permettant de tracer ses propres feuilles de routes, pour amener de l innovation du milieu académique jusqu au transfert industriel. NanoImagesX : ligne du synchrotron Soleil dédiée à l imagerie 3D de la matière (études structurales et fonctionnelles), notamment matériaux avancés et complexes et sciences biomédicales. Mehdi Gmar, responsable des relations industrielles, Département Capteurs, Signal et Information Nous disposons d au moins cinq technologies innovantes pour le Smart Grid «Nous avons recensé en 2011 les technologies que nous pouvions appliquer aux Smart Grids. Il en existe au moins cinq ; elles sont susceptibles de lever des obstacles, d apporter des gains de performance ou d améliorer la fiabilité ou la sécurité des réseaux électriques intelligents. Nous disposons ainsi de puissants outils de modélisation pour représenter le Smart Grid dans toute sa complexité : couche électri que, économique, environnementale, télécoms, usage, interactions entre ces couches Les réseaux intelligents seront pilotés par des logiciels dont la disponibilité sera critique. Avec nos systèmes d exploitation temps réel Oasis et PharOS, nous pouvons garantir que les serveurs qui hébergeront ces systèmes resteront opérationnels en toutes circonstances. Le pilotage du réseau électrique exige un équilibre permanent entre consommation et production, difficile à réaliser avec l introduction massive de sources d énergies intermittentes et distribuées. Or, nous disposons d outils d optimisation très robustes, conçus à l origine pour le secteur nucléaire. Les réseaux de distribution se développeront sur des dizaines, voire des centaines de kilomètres. Avec nos outils de diagnostic filaire, nous pourrions accélérer la détection de défauts et affiner leur localisation. Enfin, les opérateurs du SmartGrid devront garantir la sécurité et la confidentialité des données de consommation, considérées comme des informations privées : nos techniques de cryptage homomorphique pourraient répondre à ces enjeux.»

8 12 Innovation ouverte 13 Philippe Caillol, chef de projet Innovation au e-lab Bouygues Ideas Lab fait évoluer nos méthodes de conception Depuis trois ans, nous avons découvert avec Ideas Lab Grenoble une autre façon de concevoir. Mettre l usager au centre de la conception et travailler avec des designers, des historiens et des sociologues vous fait voir le monde autrement et vous ouvre à des pratiques qu on ne s autoriserait pas dans son entreprise. Ces pratiques ont commencé à irriguer les projets de nos filiales et les ont aidées à mieux vendre. Avec l ouverture d Ideas Lab Saclay, plus proche de nos bases, elles trouvent un ancrage supplémentaire. Nous nous ouvrons aussi à de nouveaux partenaires basés non loin de Saclay : HEC, Centrale, des industriels de l aéronautique ou du ferroviaire Notre démarche d innovation ouverte va encore monter en puissance. Innovation ouverte Avec les nouvelles infrastructures Nano-INNOV et Digiteo, les Investissements d Avenir, les pôles de compétitivité déjà existants et la création du Campus Paris Saclay d ici 2015, un nouvel écosystème prend forme, associant plus étroitement chercheurs et ingénieurs, enseignement supérieur, recherche et entreprises. Echanges, transversalité, multidisciplinarité et intégration, constituent un véritable terreau pour l innovation ouverte. Le CEA LIST adopte également une approche centrée sur les usages, pour inventer de nouvelles réponses aux besoins sociétaux. Ideas Lab Saclay, l innovation par les usages Aborder l innovation sous un angle de vision large, en croisant les approches des sciences humaines et sociales, du design et de la technologie autour d une démarche centrée sur les usages : c est le principe du laboratoire d innovation ouverte Ideas Lab, créé en 2001 à Grenoble puis étendu en 2011 au site de Saclay. Ideas Lab disposera prochainement à Saclay d un atelier de créativité, d une smart room et de laboratoires auxquels sera associée la prestigieuse école de design ENSCI. Les premiers travaux, menés avec EDF, Bouygues et Digiteo ont porté sur le «Smart Campus» : comment développer des concepts innovants sur les campus de demain, en termes d aménagement (programme, infrastructures, équipements) et de fonctionnement (animation des espaces, services lieux réels et virtuels )? Ces travaux ont abouti à la production d une quinzaine de maquettes, de modèles ou de démonstrateurs. Design : un partenariat avec l ENSCI La collaboration avec l ENSCI ne se limite pas à Ideas Lab : l école de design s associe désormais à des travaux de l Institut, soit pour explorer avec les chercheurs les usages de certains domaines technologiques, soit pour intervenir sur des projets de R&D classiques. Le concept de «design» pratiqué par l ENSCI englobe alors deux dimensions : la conception amont des usages d une technologie (comment l utilisateur aura-t-il envie de se l approprier et de s en servir?), et la conception des objets qui la constitueront. Une offre sur mesure pour les PME mid tech Comment proposer des collaborations fructueuses aux PME dites «mid tech», dont les produits peuvent être enrichis et renforcés par l apport de technologies de pointe? C est le sujet du projet ANR Carnot Capmeup, mené par le CEA LIST avec le CETIM et l IFP. Les trois organismes vont créer trois plateformes technologiques nationales (robotique, contrôle non destructif, systèmes embarqués et simulation), démarcher ces PME avec une offre adaptée. Leur objectif : proposer des services de test, d expertise, de co développement et de co-investissement. Pour l Institut, ce projet reflète plus largement la volonté de formaliser une offre globale «manufacturing». Le rapport européen Key Enabling Technologies (KET) a notamment mis en avant l importance des activités de production industrielles. A son niveau, le CEA LIST recense les briques technologiques susceptibles de faire progresser ce secteur, par exemple la robotique, la modélisation ou la réalité augmentée. Cube 3, un objet service pour gérer sa consommation domestique Le «cube 3», conçu avec l ENSCI et Digiteo, est issu de cette démarche inspirée par le design. Cet appareil inédit recense les appareils électriques d un logement ; il permet à l occupant de suivre sa dépense énergétique en temps réel et de paramétrer des priorités de mise en marche pour mieux gérer sa consommation. Une façon originale d interfacer les technologies Smart Grid et la création de nouveaux objetsservices domestiques. ENSCI

9 14 Start-up 15 be secure Patrick Gripe/CEA 2003 Création de start-up, un objectif à part entière R Premiers projets d envergure pour Krono-Safe Créée en avril 2011, Krono-Safe industrialise et commercialise son produit Kron-OS, un noyau temps-réel et un outil de configuration fondés sur la technologie PharOS, qui permet de développer des applications embarquées avec un niveau inédit de performance, de sûreté et de compétitivité. Krono-Safe a signé un contrat industriel avec Delphi Diesel Systems, pour une application de contrôle moteur. En parallèle, elle coordonne le projet collaboratif ADN4SE dans le cadre des Investissements d Avenir. Ce projet associe une quinzaine de partenaires, futurs clients et technos providers. Il porte sur la construction de l atelier de développement Krono-Safe et sur des démonstrateurs déployés dans l automobile, les automates industriels et le ferroviaire. Krono-Safe créera un laboratoire commun avec le CEA LIST courant WiN MS décolle avec l aéronautique Détecter, caractériser et localiser les défauts de réseaux câblés qui peuvent mesurer plusieurs centaines de kilomètres : c est le métier de WiN MS, créée tout début 2012 pour répondre à une toute première commande dans le secteur ActiCM : systèmes de mesures 3D, reprise par Creaform en Advestigo : sécurisation numérique, reprise par Hologram Industries en ARcure : systèmes embarqués de détection de piétons et d obstacles en milieux industriels. Diotasoft : marketing technologique et 2011 communication interactive basés sur les technologies 3D. E xtende : distribution exclusive du logiciel de contrôle non destructif CIVA. Haption : interfaces haptiques pour la réalité virtuelle. Kalray : nouvelle génération de processeurs multicoeurs pour les applications haute performance. Krono-Safe : dévelop pe ment d applications embarquées performantes et sûres. M2M : systèmes de Contrôle Non Destructif par ultrasons et courants de Foucault. WiN MS : détection et localisation de défauts dans les réseaux câblés. François Breniaux, CEA Investissement Une forte attente pour les technologies du CEA LIST épondre aux enjeux de compétitivité industrielle constitue un objectif majeur pour les équipes du CEA LIST. Outre le renforcement des partenariats et des transferts industriels, la création de start-up est l un des leviers utilisés par l Institut dans cet objectif. Deux à trois entreprises en moyenne naissent ainsi par an, sous forme de start-up dites «essaimées» (porteur de projet issu du CEA) ou «associées» (porteur de projet extérieur au CEA). Deux critères peuvent conduire l Institut à préférer la création de start-up à un transfert industriel : l accès au marché de la technologie demande beaucoup d agilité, qualité qu une start-up déploiera plus facilement qu une grande société, les industriels candidats au transfert sont des utilisateurs finaux, alors qu une start-up qui vise plusieurs secteurs applicatifs élargira le spectre de valorisation. La détection et la maturation des projets de start-up font l objet d un suivi attentif. Depuis 2011, le CEA LIST participe également au dispositif Start-up in vitro de HEC : ses porteurs de projet, à profil scientifique et technique, rencontrent des profils de managers motivés par la création d entreprise afin de créer des équipes de direction fortes et complémentaires. Nos start up, de A à W Je sens chez les utilisateurs une forte attente pour les technologies du CEA LIST : son offre en cobotique, en diagnostic de câbles ou en applications embarquées résout de vrais problèmes. Elle apporte de la performance technique et améliore l organisation de l utilisateur, sa qualité de service, son rythme de création aéronautique ; elle porte sur un kit d aide à la recherche de pannes électriques. Grâce aux travaux conduits ces dernières années au CEA LIST sur le diagnostic filaire, WiN MS facilite la recherche de pannes dans l aéronautique et l automobile, surveille les réseaux de signalisation ferroviaire (incidents techniques, vols) et propose son expertise dans le diagnostic et la surveillance embarquée de tous types de réseaux. La start-up a également signé un accord de R&D avec un centre de formation automobile. de nouveaux produits C est ce qui nous pousse, en tant qu investisseur, à accompagner les projets de start up : les trier, évaluer leurs besoins en financements, compléter l équipe de direction pour la rendre plus solide et bien sûr, juger si la technologie est assez mûre pour être proposée à des clients évaluateurs. Chiffres clés start-up créées depuis 2000 salariés (effectif global)

10 ASystèmes Plateforme d émulation de l Institut d un composant de calcul embarqué ManyCore. embarqués 17 L ouverture à de nouvelles applications Les travaux du CEA LIST sur les systèmes embarqués se sont ouverts en 2011 à des domaines d application élargis. Quatre exemples en témoignent : le transfert à la société Esterel Technologies du modeleur système Papyrus, dédié à la conception de systèmes et de «systèmes de systèmes» : il s agit de remonter à un niveau d abstraction supérieur pour lier vision Système et vision Logiciels critiques sûrs, les premiers travaux de l institut sur le Cloud computing, plus précisément sur l exécution sécurisée de calculs, une technologie directement issue des systèmes embarqués, la valorisation de la plateforme d analyse statique Frama-C sur un nouveau sujet : l analyse de la sécurité des logiciels vis-à-vis des attaques extérieures, la signature d un laboratoire commun avec la société M3 Systems, spécialiste du transport, sur le développement de calculateurs embarqués. Ces nouvelles activités se sont traduites par des accords de recherche bilatéraux avec de grands groupes industriels (Renault, Airbus, Schneider, STMicroelectronics) et des laboratoires communs avec des PME (Kalray, Esterel Technologies etc.), soucieuses d intégrer au plus vite de l innovation dans leurs produits. Le CEA LIST est maintenant prêt à constituer autour de ses technologies et de son savoir-faire une plateforme d envergure pour la conception, la validation et la caractérisation des solutions de calcul embarqué, fournissant ainsi aux partenaires industriels l accès aux technologies avancées de l état de l art et une vision complète des choix qui s offrent à eux.

11 18 Architectures et logiciels embarqués 19 Gilles Millet, R&T Projects manager, Airbus «Remarquable pour détecter et localiser les défauts intermittents» «Sur un avion comme l A380 qui compte 500 km de câbles électriques, la localisation des défauts intermittents peut être coûteuse pour la compagnie aérienne. Avec la techno logie du CEA LIST, les défauts que nous avions simulés sur bancs d essais ont été détectés et localisés en temps réel sur des réseaux filaires complexes en fonctionnement. Si on couple cette détection avec une maquette numérique 3 D du câblage, la maintenance pourra déterminer à quelques dizaines de centimètres près l en droit où il faudra intervenir pour la réparation. Ainsi, la réflectométrie multiporteuse peut nous permettre de proposer à nos clients de futurs avions moins chers à maintenir, donc plus rentables.» Un imageur à haute flexibilité pour caméraphone Avec l architecture RPC (Reconfigurable Programmable Cluster) développée pour STMicroelectronics, l Institut propose une IP (Intellectual Property) à la fois performante en calcul et hautement flexible, pour les traitements d image bas niveau : débruitage, démosaïcage, rehaussement des contrastes, etc. Le RPC est conçu autour de clusters homogènes qui travaillent en parallèle Alors que les industriels ont l habitude de dédier des calculateurs distincts au calcul embarqué intensif et à l exécution de tâches temps réel critiques, l Institut a démontré sur un prototype la possibilité de réaliser ces deux types de tâches et peuvent réaliser les différentes fonctions. Les essais réalisés par l industriel ont montré que l efficacité silicium de cette solution (25 GOPS par mm 2 ) était plus de trois fois supérieure à celle des solutions programmables existantes. Un démonstrateur sur carte FPGA a été réalisé et le RPC va être testé sur des traitements moyen et haut niveau. Allier sûreté, temps-réel et calcul embarqué, c est possible sur un même calculateur, sans sacrifier la sûreté et les performances. Diagnostic de câbles Premiers tests en vraie grandeur Après les essais en laboratoire, les validations en vraie grandeur : en 2011, la réflectométrie multiporteuse a été testée au sol sur un bus CAN d Airbus A380, sur le système de dégivrage de pales d un hélicoptère NH 90 d Eurocopter et sur un Boeing de Lufthansa. A chaque fois, des défauts avaient été créés dans les câblages électriques ; la méthode de l Institut a permis de les détecter et de les localiser avec une bonne précision. L attribution par Airbus du label TRL 4 (technologie validée en laboratoire) témoigne de l intérêt de l industrie aéronautique pour une utilisation de la réflectométrie multiporteuse dans ses futurs appareils. Une start-up, WiN MS, a été créée début 2012 pour exploiter cette solution. Chiffre clé 1 million 1 million d euros, c est le montant investi par le CEA LIST pour acquérir des outils de conception d architectures ainsi que des plateformes de calcul pour concevoir et évaluer les dernières architectures de calcul avancées. Le noyau multitâches temps-réel orienté sûreté OASIS a été adapté à la puce many-cœurs MPPA de la société Kalray : un cluster de cœurs est dédié à l exécution de l application temps réel, les autres sont disponibles pour des applications de calcul. Le prototype est déjà capable d exécuter des applications temps réel de test et peut être adapté à d autres architectures. Il a par exemple été porté sur une plateforme SMP grand public à base de processeurs Intel x86 de 16 cœurs. Avancée scientifique Le cloud computing devient enfin sécuritaire Flexible et puissant, le cloud computing doit encore devenir sûr pour séduire les grands utilisateurs industriels. Des chercheurs du CEA LIST ont montré la faisabilité d une solution qui «isole» hermétiquement chaque tâche exécutée sur une machine virtuelle. Le cloud computing a ceci de magique qu il s appuie sur de multiples machines déportées mais donne à chaque utilisateur l impression d accéder à une machine unique qui n est que virtuelle. Ce tour de passe-passe est exécuté par un logiciel bas niveau, l hyperviseur, qui est à la fois le cœur du système et son talon d Achille : si sa sécurité est compromise, un utilisateur malveillant peut accéder à d autres données et d autres codes que les siens. Hyperviseur durci et chiffrement des données «Cette faiblesse pénalise le développement du cloud computing, constate Renaud Sirdey, expert sénior au CEA LIST. Les grands groupes, en particulier, voudraient le même niveau de sécurité que sur les infrastructures télécoms.» Les travaux de l Institut portent sur le développement d un hyperviseur durci et sur une infrastructure d authentification et de sécurisation des données et des codes exécutables. Cette infrastructure comprend : un dispositif matériel, le Hardware Security Module (HSM), placé entre la mémoire et le processeur. Chaque machine virtuelle se voit affecter une clé de chiffrement propre ; le HSM chiffre et déchiffre les données et les codes à la volée, les rendant ainsi inaccessibles à l hyperviseur comme à d autres utilisateurs ; côté utilisateur, une carte à puce permettant l authentification bilatérale avec le Cloud et l établissement des clefs. Trois brevets déposés Ces dispositifs matériels s articulent avec des techniques cryptographiques éprouvées et sur un format de chiffrement de la mémoire original, reposant sur des primitives algorithmiques standard. Trois brevets sont en cours de dépôt. L enjeu Elever la sécurité du cloud computing au moins au niveau des grandes infrastructures télécoms Les défis relevés Sécuriser sans augmentation des coûts et des temps de traitement Exécuter efficacement du code chiffré Combiner solution matérielle et logicielle Les partenaires Projet Carnot SecureCloud Un démonstrateur des outils logiciels de chiffrement et un simulateur des composants de l infrastructure ont été réalisés ; ils ont permis de valider un fonctionnement multitâche dans lequel ni les autres tâches, ni l hyperviseur ne peuvent compromettre la confidentialité des codes et données d une tâche. Prochaine étape : le prototypage d une infrastructure en vraie grandeur.

12 Alain Dauron, Direction électronique et technologies avancées, Renault Alors que la conception d un système industriel complexe passe d habitude par la spécification puis l assemblage de ses composants (logiciels ou matériels), Alstom et le CEA LIST ont validé avec succès la démarche inverse sur le Comment réduire le coût de conception des programmes à virgule fixe? La question est au centre du projet ANR Défis, démarré entre autres avec Inpixal (traitement d images) et Thalès. 20 «Rendre possible la conception de produits et services innovants» «Le CEA LIST nous aide à outiller le dévelop pe ment de systèmes complexes qui, avec les outils du marché, reste coûteux et risqué. Il peut s agir d organes du véhicule (freinage innovant, aide à la conduite ), d architectures nouvelles comme le véhicule électrique (VE) ou hybride, mais aussi de «systèmes de systèmes» (synergies entre VE et Smart Grid, ). Nous avons besoin d outils pour concevoir en cohérence le système et ses logiciels, offrant à chaque ingénieur des interfaces graphiques simples pour accéder aux objets et données qu il manipule et partage. La combinaison d un modeleur à potentiel, Papyrus, et de l alliance stratégique entre le CEA et Renault nous fournit l opportunité de progresser plus vite dans cette direction.» contrôle - commande d un train : à l aide des outils Papyrus et Diversity, ils ont défini par modélisation abstraite les exigences du système, puis en ont déduit les exigences pour chaque composant. Le CEA LIST mise sur son outil Fluctuat pour quantifier les erreurs dues à l utilisation de la précision finie, et guider les concepteurs dans le dimensionnement des calculs en virgule fixe. Ingénierie logiciels et systèmes Des outils pour modéliser les architectures système Les industriels multiplient les logiciels embarqués critiques dans leurs produits et ont besoin d outils support pour l ingénierie système. C est à ce titre que l Institut a renforcé sa présence auprès de Renault et de la SSII Esterel Technologies. Avec Renault, qui s intéresse à plusieurs de ses technologies, le CEA LIST a réalisé sur le modeleur SysML Papyrus la première brique d une chaîne d outils de développement, pour des systèmes embarqués et des projets réclamant l interaction de nombreux systèmes indépendants. Le langage SysML utilisé nativement a été adapté aux spécificités de l industrie automobile. En parallèle, le modeleur est exploité par l éditeur Esterel Technologies pour le socle de son nouveau produit de conception système : SCADE System, déjà acquis par des acteurs étrangers de l avionique. Contrôle-commande de trains : Papyrus et Diversity renversent la vapeur Cette approche originale évite la gestion a posteriori d interactions indésirables entre composants, que l approche classique ne permet pas de prédire. Calculs en virgule fixe : comment réduire les coûts Cette démarche automatisée, si elle est validée, allégera considérablement les coûts par rapport à une validation par séries de tests ou à une correction de bugs après commercialisation. Avancée scientifique Failles de sécurité : Frama-C plus fort que les hackers En détectant une faille de sécurité dans un utilitaire utilisé notamment par Facebook, le CEA LIST a montré qu il était possible de vérifier la sûreté d un logiciel sans l exécuter. Quelle est la différence entre un hacker et l outil d analyse statique Frama-C? Simple : le premier génère de manière aléatoire une multitude d entrées inattendues, en espérant trouver ainsi une faille ; le second scrute la totalité du code source et prédit tous les comportements possibles, ce qui veut dire qu il ne laisse rien passer. Vérifier la sécurité de logiciels «Frama-C, qui mobilise chez nous une dizaine de personnes, a été conçu au départ pour du logiciel embarqué critique destiné au nucléaire, à l aéronautique ou au ferroviaire, rappelle Pascal Cuoq, du CEA LIST. Il fait maintenant ses preuves dans la sécurité informatique de logiciels dont le code, optimisé pour la vitesse d exécution et non pour la sûreté, est moins lisible.» En l occurrence, c est QuickLZ 1.5X, une librairie de compression utilisée notamment par Facebook, qui a été analysé. Frama-C a listé une vingtaine d alarmes dont une était fondée. Le bug a été signalé à l éditeur, qui l a corrigé dans sa version beta «Dix-neuf fausses alarmes, c est très peu quand on sait que d autres logiciels d analyse en relèvent plusieurs centaines : nous réduisons considérablement le travail de vérification manuelle.» Deux méthodes pour ne rien oublier Frama-C explique le bug de manière compréhensible pour des non-spécialistes et indique comment le corriger. Il est conçu au départ pour ne produire aucun faux négatif, donc pour n oublier aucune faille. L outil utilise deux méthodes d analyse dont chacune pallie les limitations de l autre. L interprétation abstraite vérifie le fonctionnement du logiciel analysé, pour toutes les valeurs d entrées possibles. Le calcul de plus faible précondition part d une propriété que le logiciel doit vérifier et remonte le flot d exécution pour L enjeu Détecter la totalité des failles de sécurité d un logiciel sans avoir à l exécuter 21 Les défis relevés Tester des logiciels, non optimisés pour la vérification Eviter les faux négatifs, réduire le nombre de faux positifs Pouvoir expliquer les bugs détectés à des non-spécialistes Les partenaires INRIA Saclay Ile-de- s assurer que le code-source réalise bien cette propriété. «La fiabilité de cette démarche, développée pour l analyse de sûreté de systèmes embarqués critiques, nous a ainsi permis d ouvrir un nouveau champ d application très large pour l analyse de sécurité de logiciels généralistes» conclut Pascal Cuoq.

13 Bintelligence ambiante L année de la robo tique et des IHM 23 Dédié à l intégration dans des systèmes complets et optimisés de technologies «rares» (capteurs et réseaux de capteurs, réalité virtuelle, réalité augmentée, interfaces haptiques ), l Institut a multiplié les partenariats industriels en En particulier, il a entamé des collaborations avec Technip et Valeo. L activité a été intense dans le domaine robotique. En témoignent notamment la première présentation d un cobot pour l assistance au geste technique et d un exosquelette capable de porter des charges jusqu à 100 kilos, le développement d un bras articulé ultra-léger et d un instrument de pointe pour la chirurgie mini-invasive De nombreux verrous technologiques ont été levés ; ils ouvrent la voie à des applications prometteuses. Capteurs embarqués miniatures sur smartphone et nouvelles IHMs pour la localisation de personnes en intérieur (bâtiments, aéroports, métros, musées). Autre domaine en croissance, les interfaces homme-machine (IHM) : elles sont au cœur du contrat bilatéral de deux ans signé avec Valeo (lire page suivante). Le CEA LIST a la particularité de maîtriser à la fois les briques technologiques, avec des compétences de pointe sur certains modes d actionnement, et les aspects d ergonomie et d usage qui fondent la bonne utilisation de ces IHM. Enfin, les outils d analyse sémantique de textes développés ces dernières années commencent à être déployé s de manière industrielle. Le premier, dédié au résumé automatique de documents, a été mis à la disposition de utilisateurs. Le second, un système de gestion documentaire en huit langues, est commercialisé par la PME ANT Inno.

14 24 MANIPULATION INTELLIGENTE 25 Stéphane Vanhelle, VALEO Switches & Smart Controls «De fortes complémentarités avec le CEA LIST» Protonthérapie : le patient positionné à 0,5 mm près «VALEO développe de nouvelles interfaces homme-machine (IHM) pour l automobile. Celles-ci intègrent et adaptent notamment le caractère moderne et intuitif des smartphones. Le LIST, pour sa part, a une longueur d avance sur les fluides magnéto-rhéologiques, ils devront permettre de piloter électriquement une IHM, sans moteur ni mécanique complexe. Nous avons donc de fortes complémentarités et c est ce qui a conduit à notre accord de collaboration. A mi-route, les jalons sont respectés, le projet est piloté avec rigueur, nos interlocuteurs se montrent adaptables et attentifs à nos contraintes d industriel. Nous avons beaucoup progressé sur le calcul, la simulation et le dimensionnement. Nous attendons avec impatience les premières maquettes physiques et les tests d une interface haptique innovante spécifique définie avec VALEO.» La précision du contrôle de position est un élément-clé de performance des systèmes positionneurs de patient robotisés pour la protonthérapie. Sur ces positionneurs très rigides qui acceptent jusqu à 200 kg de charge utile, la calibration classique ne permet qu une précision de 3 mm, insuffisante pour traiter un patient. Les chercheurs ont obtenu une précision de 0,5 mm en combinant une approche classique par calibration géométrique, et deux autres méthodes utilisées de manière itérative : l identification des flexibilités localisées du système, et celle de paramètres mathématiques dépendant de la masse portée par le robot. AS2I, le partenaire industriel du projet ANR POROS, souhaite industrialiser ce positionneur de haute précision. Alors qu un robot classique est vite limité en portée par son poids et son coût, le concept de robot articulé gonflable de l institut s affranchit de ces contraintes. Les chercheurs ont mis au point une structure gonflable en textile technique, une articulation de forme torique et un système d actionnement ultra léger par La surface tactile qui sent les caresses Cinq brevets ont été déposés autour d une technologie de surface tactile acoustique à apprentissage, capable d identifier une pression, une déformation, un impact, une caresse etc à partir de deux transducteurs émet teurs et d un récepteur. Il devient ainsi facile de concevoir toutes sortes d interfaces homme-machine, sans contrainte de design, à un prix compétitif. L objet est parcouru en continu par des ondes ultrasonores de volume qui permettent de caractériser une signature de référence et des signatures propres à chaque interaction. L immunité à différentes perturbations (température, CEM, encastrement) est à l étude. Un premier démonstrateur a été réalisé à partir de la tête du robot Romeo (projet Cap Digital piloté par Aldebaran Robotics). Robot articulé gonflable : ultraléger, ultra compétitif câble. L ensemble présente une excellente rigidité et ne pèse que 2 à 3 kilos pour une portée de plusieurs mètres ; le coût est extrêmement compétitif. Cette nouvelle technologie intéresse plusieurs domaines : inspection d ouvrages de grande dimension, d aubes de turbines, de réservoirs d ailes d avion, de bâtiments endommagés Un prototype 6 axes est en cours de réalisation. Chirurgie mini invasive en zone d accès difficile Vers un instrument robotisé pour la suture Grâce à un nouveau type d articulation, flexible et à un «muscle hydraulique» miniature, le CEA LIST confère des mobilités supplémentaires aux instruments utilisés en chirurgie mini invasive ; en particulier, il devient possible de réaliser des sutures dans des zones opératoires inaccessibles par les instruments classiques. Des concepts dont la faisabilité vient d être démontrée. En chirurgie ouverte, la réalisation d une suture est un jeu d enfant. Mais quand il s agit de chirurgie mini invasive avec un instrument pénétrant par un trocart de cinq millimètres de diamètre, tout se complique. Dans ce cas, la translation, quatre rotations, la flexion, la fermeture d une pince sont les mobilités nécessaires pour réaliser des sutures. Des actionneurs dans la partie intracorporelle de l instrument «Sur les instruments du marché, les mobilités sont actionnées depuis l extérieur, via des transmissions dont le nombre, la complexité et les problèmes de couplage deviennent vite bloquants, explique Christine Rotinat-Libersa, du CEA LIST. Résultat : le chirurgien est limité dans ses gestes.» Les travaux de l institut ont donc consisté à intégrer les actionneurs au plus près des éléments à mouvoir. La partie intracorporelle de l instrument est dotée d un nouveau type d articulation flexible, compacte, peu coûteuse, facile à stériliser ; et d une pince synthétisée avec un logiciel d aide à la conception de structures flexibles, développé par l Institut. En parallèle, l équipe a développé un muscle hydraulique miniature (diamètre 1,5 mm) de type «Mc Kibben» pour actionner les mobilités intracorporelles sans phénomène de couplage. Le nombre de ces mobilités devient donc potentiellement élevé. L enjeu Doter les chirurgiens d instruments portatifs plus «agiles», pour élargir le potentiel de la chirurgie mini invasive, avec un gain direct pour le patient Les défis relevés Concevoir une articulation monolithique et une pince intégrables à la partie intracorporelle de l instrument Concevoir un muscle hydraulique compact à densité énergétique élevée, pour réaliser une fermeture de pince de 60 Les partenaires Projet ANR ID2U EndoControl ISIR Institut Mutualiste Montsouris Pour les chirurgiens : davantage de confort et de gestes possibles Pour les chirurgiens, les bénéfices attendus sont multiples : possibilité de disposer d instruments de forme adaptative permettant d accéder facilement à la zone opératoire ; élargissement des gestes possibles ; confort accru lors des interventions. Les applications sont nombreuses : la chirurgie mini invasive est utilisée dans le domaine gastro-intestinal, les opérations de l appareil génital et en cardiologie.

15 500 pages résumées en 2 minutes 26 Le système Choral de résumé automatique de documents, développé par le CEA LIST, a été mis à la disposition de utilisateurs de l IRSN après deux années d industrialisation. A partir d un document de plusieurs centaines de pages en français ou en anglais, il permet de produire en une à deux minutes une synthèse de longueur paramétrable. Choral repose sur l analyseur linguistique de l Institut et a obtenu des résultats d évaluation meilleurs que MEAD, l outil académique de référence. Il se distingue des outils concurrents par son mode d extraction, basé à la fois sur la répétition de certains mots et sur la prise en compte de leur signification. MULTIMEDIA, VIRTUALITÉS ET INTERFACES Interactions entre fluides et obstacles mobiles : la simulation tient le temps réel Compatible avec les exigences du temps réel, l outil en développement au CEA LIST simule de manière réaliste les interactions entre des fluides et des obstacles mobiles. Applications : les formations à la sécurité, par exemple manipulation de toxiques ou exploration d un site en feu. 27 Il repère également les expressions qui expriment le point de vue de l auteur (exemple : «en conclusion») afin de moduler le poids de chaque phrase. Enfin, il est aussi pertinent sur des textes généralistes que sur des documents complexes comme des thèses. Grâce à un routeur mobile embarqué dans un bus, il est possible d offrir aux passagers un accès WiFi fiable et continu ; le routeur mobile se connecte dynamiquement aux réseaux externes 3G+ ou WiFi rencontrés sur le trajet. Cette démonstration a été faite dans un bus RATP, en conclusion du projet ANR Seamless. Elle ouvre de multiples perspectives pour l équipement de véhicules : voitures particulières, pompiers, ambulances, flottes d entreprise etc. Le développement de deux modules innovants rend encore plus précise la détection de piétons à partir des images stéréoscopiques d une caméra installée à bord d un véhicule en mouvement. Les passagers disposent d un débit potentiellement plus élevé et d une connexion plus stable. Ils consomment moins d énergie que pour une liaison 3G et peuvent selon leur contrat réduire leur facture. Le CEA LIST a conçu le routeur mobile, ainsi que le serveur de gestion de la mobilité 3G WiFi déployé dans le réseau. Ces deux équipements gèrent le basculement d un réseau externe à l autre, de manière transparente pour les passagers. Le premier module estime en temps réel les conditions de prise de vue et de conformation de l environnement, afin de mieux cibler l extraction d obstacles. Le second module, qui entre en action après le premier, associe les informations stéréoscopiques et l apparence visuelle des piétons pour mieux les reconnaître. Grâce à ces modules, le temps de calcul global de l application est réduit, le taux de détection augmente et le taux de fausses alarmes diminue. Tous deux ont été transférés à la start-up ARcure, qui les exploite dans le domaine des véhicules industriels : engins de chantier, chariots élévateurs Realform : projet de ressourcement Carnot sur les actions de maintenance industrielle en réalité mixte (réalité augmentée/réalité virtuelle. Le WiFi fiable et continu dans un bus, ça marche! Détection de piétons : toujours plus précise Comment concilier le réalisme physique et le temps réel? C est le problème n 1 des simulations d interactions entre des fluides (fumées, gaz, liquides..) et des obstacles mobiles. Avec des moyens de simulation lourds, le réalisme physique est maximal mais le calcul est en retard sur la réalité. Avec les outils d animation du cinéma, le réalisme peut être moindre et la qualité du rendu visuel ne permet pas l interactivité. Des calculs deux fois plus rapides que la physique Pourtant, l outil du CEA LIST parvient à associer réalisme physique et temps réel. Par exemple, sur une simulation d écoulement de fumée autour d un objet en mouvement, le calcul va deux fois plus vite que le phénomène simulé. Ce qui permet de suivre en temps réel les mouvements de l opérateur : le pompier qui traverse une zone enfumée provoque des turbulences, bien visibles dans la simulation. Une détection de collisions optimisée temps réel Cette performance est rendue possible par les choix technologiques des chercheurs. Ils sont partis de la simulation mécanique interactive pour aller vers la mécanique des fluides 3D. Les modèles implémentés sont des équations de Navier-Stokes non visqueuses, dont la complexité permet de prendre en compte la dynamique du fluide. La méthode numérique de résolution est simple et robuste. Il s agit de l approche dite «grille MAC et splitting», optimisée pour l interactif. L équipe a par ailleurs réutilisé un outil «maison», une librairie de détection interactive de collisions, optimisée pour le calcul temps réel : le champ de L enjeu Offrir aux experts métiers une simulation crédible, associant le réalisme physique des interactions fluides/obstacles mobiles et la vitesse de calcul Les défis relevés Intégrer dans un modèle temps réel les équations de la mécanique des fluides 3 D Détecter et traiter les collisions entre le fluide et des obstacles mobiles de géométrie complexe Recalculer au vol l impact de ces collisions pour l intégrer à la simulation temps réel distance qu elle détermine permet la prise en compte efficace des obstacles mobiles. «Ces travaux se poursuivent dans deux directions, précise Bruno Bodin, du CEA LIST : prise en compte de phénomènes complexes comme la diffusion thermique et la viscosité, nouvelle amélioration des temps de calcul.»

16 29 Capteurs et traitement du signal Coup d accélérateur sur les collaborations à long terme Les travaux du CEA LIST sur les capteurs et le traitement du signal ont pris une nouvelle dimension en 2011 : l Institut est désormais impliqué dans treize nouveaux programmes européens sur la métrologie, le contrôle non destructif, les interfaces neuronales, le véhicule intelligent etc. Qualification d un capteur SAW diamant utilisé pour la reconnaissance d odeur. S y ajoutent l accord de partenariat stratégique avec Technip et la création du laboratoire commun avec EADS, dans les locaux de l industriel ; jamais les liens avec des partenaires n ont été aussi nombreux, aussi étroits et inscrits dans la durée. Les activités en contrôle non destructif continuent à s orienter vers la reconstruction temps réel et les outils de diagnostic simplifié, avec des résultats probants pour Renault et la SNCF. En parallèle, les équipes se penchent sur la simulation de pièces industrielles complexes (composites multicouches par exemple) pour permettre des contrôles virtuels dès le stade du design. En métrologie, l élan donné par les contrats européens stimule les travaux sur les photons de basse énergie, la radiothérapie externe, le contrôle radioactif de matériaux pour la métallurgie, l instrumentation pour le nucléaire et la gestion de matériaux nucléaires. A noter encore, une ouverture vers l astrophysique avec un programme de caractérisation de gamma caméras pour satellites. La maturité des activités capteurs et traitement du signal conduit à de nombreux transferts industriels : les matrices d électrodes diamant utilisées pour la vision artificielle dans les interfaces rétiniennes, ou encore l analyse de réseaux capteurs pour la surveillance de sites sensibles à l aide d outils d aide à la décision (start-up Egidium).

17 30 Capteurs et Information 31 Nabil Menaa, directeur technique Canberra Les données recueillies dans 9 maisons individuelles habitées et 2 bâtiments tertiaires équipés d une centaine de capteurs (humidité, éclairage, température, présence ) ont été étudiées. L analyse a permis de comprendre le Des capteurs chimiques de gaz intégrant des couches sensibles à base de nanoparticules de diamant ont été testés avec succès sur des explosifs et des gaz à haute toxicité. Sur la plupart des agents, les seuils de sensibilité sont de 1 à 10 ppb, avec une bonne discrimination. Ces capteurs ont également l avantage d être réversibles. Pourquoi l injection de nanoparticules d éléments lourds dans une tumeur accroît-elle sensiblement le taux de survie chez le petit animal? La question est au centre d une thèse débutée en 2010, qui cherche à expliquer ce phénomène par simulation Monte Carlo. «Des nouveaux produits conçus avec le CEA LIST» «Les chercheurs du CEA LIST sont des experts en technologies d instrumentation nucléaire et comprennent nos contraintes d industriels. Aussi, nous développons avec eux des nouveaux produits importants pour notre roadmap de développement de produits. Nous travaillons par exemple sur une nouvelle version de gamma caméra à fonctionnement masque codé, plus sensible et plus légère. Les chercheurs ont livré un prototype de faisabilité à notre équipe de R&D et continuent à collaborer avec elle. En parallèle, nous proposons pour AREVA une industrialisation d une plateforme générique d instrumentation multivoies très avancée. Là encore, le CEA LIST est à nos côtés pour réaliser ce que je considère comme un saut technologique.» La «vie énergé ti que» des maisons sous l œil des statisticiens Détection de gaz : le diamant bat des records de sensibilité Le CEA LIST a réalisé les couches sensibles de quelques dizaines de nanomètres utilisées sur résonateurs SAW (Surface Acoustic Wave). L utilisation du diamant permet leur fonctionnalisation spécifique avec une grande versatilité. Cancer : les éléments lourds rendent la radio thérapie plus efficace Selon l hypothèse généralement admise, les nanoparticules, lors de leurs interactions avec les rayons X, favorisent la production d électrons secondaires de basse énergie qui augmentent localement la dose. Les premiers travaux ont permis de confirmer ce phénomène d augmentation de dose. fonctionnement énergétique des bâtiments et les usages de leurs occupants ; il devient ainsi possible de concevoir des règles de supervision, de prédiction et de pilotage énergétique, ainsi que des critères de diagnostic pour la maintenance ou des profils-types d usages locaux. La difficulté résidait dans le volume des données et dans leur hétérogénéité : selon les capteurs, la fréquence, les échelles et les ordres de grandeur varient fortement. Un démonstrateur a été conçu avec Schneider Electric dans le cadre d un partenariat de recherche, avec une perspective d intégration dans des produits de l industriel. Chiffre clé Go C est le volume de données traité en 2011 par l Institut, sur une trentaine de problématiques différentes. Avancée scientifique L identification bactérienne dopée par le traite ment du signal Grâce à Irtemis, une plateforme de traitement et d analyse de données de spectrométrie de masse développée par le CEA LIST, biomérieux a obtenu d excellents résultats en identification bactérienne et a pu comparer les performances de quatre approches technologiques concurrentes. 92 % d identification Alain Pluquet, directeur technologique de biomérieux sur un jeu d espèces bactériennes réputées difficiles à distinguer, 15 marqueurs protéiques «les résul tats sont excel lents» «Après trois ans de collaboration avec le CEA LIST, nous sommes au même niveau de confiance et de compréhension mutuelle que si les chercheurs faisaient partie de nos équipes. Ils ont la fibre industrielle, ils respectent les calendriers, ils nous apportent de précieuses compétences en traitement de données complexes et en algorithmie. Les résultats sont excellents : par exemple pour les performances d identification sur des espèces bactériennes difficiles à distinguer, nous sommes au-delà de ce qui existe aujourd hui. Ces travaux nous permettent non seulement de renforcer nos outils de recherche mais aussi d intégrer certains algorithmes du CEA LIST dans des produits commerciaux.» identifiés comme spécifiques de la résistance aux antibiotiques : en 18 mois d exploitation, la plateforme logicielle Irtemis a largement démontré son potentiel, sur un volume de données qui dépasse le téraoctet. Des éléments objectifs pour choisir la meilleure technologie Ce n est pas tout : biomérieux, qui conçoit un nouvel équipement couplant chromatographie liquide et spectrométrie de masse, a pu également comparer les performances des quatre spectromètres pressentis. «Les capacités de chacun, leur résolution, leurs résultats en typage et en identification d espèces ont été mis en évidence à travers l exploitation de leurs L enjeu Développer des outils bio-informa tiques haute performance utilisables en routine pour l identification bactérienne par spectrométrie de masse Les défis relevés Traiter à haut débit des données «omiques» de grande taille (plusieurs To par an) et d un niveau de complexité élevé (plusieurs milliers de variables) Proposer des approches algorithmiques innovantes pour le diagnostic microbiologique Fournir des outils de pointe tout en garantissant leur facilité d exploitation Partenaires biomérieux et Direction des sciences du vivant du CEA données par Irtemis, explique Étienne Thévenot, du CEA LIST. biomérieux dispose d éléments objectifs pour améliorer son offre en spectrométrie appliquée au diagnostic.» Une chaîne de traitement complète au plus près du laboratoire d analyse Irtemis est une plateforme logicielle développée en langage R permettant de lire les données brutes, d effectuer les prétraitements (soustraction de la ligne de base, débruitage, extraction des pics), de réaliser la modélisation statistique et de visualiser les résultats à chacune des étapes. Par rapport aux solutions existantes, son atout principal est de proposer une chaîne de traitement complète et multi-technologies. Lors du développement, l accent a été mis sur l optimisation du pilotage de la plateforme par le biologiste, afin que la modélisation statistique complexe et les moyens de calculs puissants soient au service de l expertise biologique et industrielle du diagnostic in vitro. Irtemis était utilisée jusqu ici par l équipe commune biomérieux CEA basée à Saclay. En 2012, elle sera également installée sur le site lyonnais de biomérieux où les équipes bio-informatiques l utiliseront en routine.

18 32 Contrôle industriel 33 Pámela Cano, chef de projet au département des Etudes Voie à la direction de l Ingénierie SNCF «Mieux caractériser les défauts de fatigue des rails» «La collaboration sur le projet MER* nous a permis d améliorer la caractérisation des squats. Ces défauts de fatigue représentent 50% de nos retraits préventifs de rails. Il est assez aisé de déterminer leur longueur avec des sondes ultra-sonores conventionnelles ; cependant, une fissure parallèle à la surface peut masquer une fissure plus profonde, susceptible de provoquer la rupture du rail. Avec le CEA LIST, nous avons développé une méthode d auscultation innovante et nous l avons validée sur une série de cas concrets. Un prototype de matériel d inspection bénéficiant de cette méthode a été réalisé. Il sera industrialisé pour éventuellement être déployé par la suite en inspection des voies.» * Maintenance et Endommagement des Rails, financé en partie par la DGCIS et mené avec la RATP Chiffre clé 180 C est le nombre de sociétés utilisatri ces de CIVA Avancée scientifique Les composites multicouches sous l œil des ondes guidées Le CEA LIST a développé avec EADS et le laboratoire POEMS un modèle numérique pour la propagation et la diffraction d ondes guidées dans une plaque composite multicouches en fibre de carbone comportant des raidisseurs. En ligne de mire : le contrôle santé intégré de composants aéronautiques. Contrôle non destructif : un laboratoire commun avec EADS à Toulouse EADS Innovation Works (IW) et le CEA LIST, qui collaborent déjà depuis plus de 10 ans, mettent en place un laboratoire commun pour développer des méthodes innovantes de contrôle non destructif et de contrôle santé intégré. Ce laboratoire exploitera en particulier les ondes élastiques ultrasonores et les ondes électromagnétiques. Un module de tomographie X dans CIVA Un module de tomographie X est maintenant disponible dans la version commerciale de CIVA. Il permet de modéliser l intégralité d un système de contrôle tomographique : spectre X, filtres, dé- Renault affine le contrôle de ses points de soudure Une étude de faisabilité sur des techniques ultrasonores multiéléments a été menée dans le cadre d un programme de recherche avec Renault. Elle vise à affiner l inspection des points soudés par résistance (PSR) : une voiture peut en compter jusqu à Plusieurs méthodes ont été explorées en vue EADS Il est basé à Toulouse, dans les locaux d EADS IW, ce qui permet d être au plus près des besoins aéronautiques. tecteur, géométrie, échantillon et algorithme de reconstruction. Plusieurs algorithmes de reconstruction, analytique et statistiques, sont proposés : l utilisateur peut tester différentes méthodes sur un même jeu de données. d améliorer la vitesse d inspection et l aide automatique au diagnostic du procédé actuel. La collaboration se poursuit dans le cadre d un projet ANR, ASAP. Elle porte sur la recherche et le développement de méthodes d inspection et d imagerie EADS IW et le CEA LIST ont mené de nombreux projets collaboratifs (thèses, projets institutionnels ). Ce module facilite l optimisation et l évaluation des performances d un contrôle tomographique, compte tenu des limitations liées à sa complexité et à la nature de l échantillon. Avec des méthodes de reconstruction avancées, il permettra aussi de réduire le temps d acquisition et d obtenir des images plus fiables ; ces atouts intéressent à la fois le secteur industriel et le secteur médical. capables de générer une représentation directe de la soudure, facilement interprétable par des opérateurs non spécialistes du CND. Extende et M2M, deux start-up du CEA LIST, sont partenaires du projet. Les ondes guidées ultrasonores ont l avantage de bien se propager sur de longues distances, donc d être adaptées à l inspection de grandes plaques de composites comme les voilures d avion. Cependant, en présence de discontinuités géométriques comme les raidisseurs, les propriétés d invariance propres à une plaque homogène ne sont plus vérifiées. La propagation des ondes guidées est perturbée et les performances atteignables par ces techniques sont difficiles à évaluer. C est ce qui a justifié le développement d un nouveau modèle numérique : il pourra contribuer efficacement à la conception et à l optimisation des techniques d examen. Un couplage de deux sous-modèles Les chercheurs ont couplé deux sous-modèles. La distribution modale des ondes dans la plaque anisotrope et multi-couches est prédite par la méthode des éléments finis semi-analytiques ; la diffraction par les raidisseurs est calculée localement par éléments finis. La difficulté majeure réside évidemment dans la définition des conditions limites pour le bon couplage des deux sous-modèles. Le fait de ne discrétiser qu une section de la plaque rend le calcul très rapide. De plus, ce modèle numérique a l avantage d être peu complexe à mettre en œuvre par rapport aux modèles 100 % éléments finis. Il rend donc possible une simulation complète en 3 D d un contrôle santé intégré par ondes guidées. Le secteur aéronautique, premier concerné En pratique, ce contrôle pourrait être mis en œuvre par implantation de capteurs fixes sur la structure. L enjeu Simuler en 3 D la propagation d ondes guidées dans des structures composites complexes. Les défis relevés Optimiser le modèle pour éviter des temps de calcul prohibitifs. Coupler deux modèles, les éléments finis et une décomposition modale. Eviter les artefacts numériques dus à la frontière intermodèles. Partenaires EADS Innovation Works, Laboratoire POEMS (UMR 7231 INRIA/CNRS/ENSTA) Cette application intéresse en particulier le secteur aéronautique, qui utilise de plus en plus ce type de matériaux. Le modèle permet également d évaluer les performances qu on peut attendre de ce type d examen. Suite à ce projet, une nouvelle thèse a été lancée pour modéliser en 3D l influence de défauts sur la propagation des ondes guidées dans les structures composites.

19 34 Métrologie des rayonnements ionisants 35 Pascal François, responsable physique médicale, site Ulm à l Institut Curie «Rester strictement conforme à la prescription médicale» «Quand vous soignez un patient par radiothérapie, les incertitudes sur la dose délivrée sont multiples : algorithme de calcul de dose, données anatomiques du patient, fluctuations de la machine, précision de la mesure de dose proprement dite Or, nous devons délivrer à chaque séance une dose strictement conforme à la prescription médicale, pour ne pas influer sur le pronostic du patient ; avec une nouvelle technique comme la tomothérapie, sur laquelle nous manquons de recul, ce n est pas facile. Le test piloté par le CEA LIST a donc été précieux pour nous. Il a été préparé avec toute la rigueur d une démarche de recherche. Et il nous a permis de réduire à 1 ou 2 % l incertitude propre à l étalonnage de la machine.» Photons X basse énergie : vers une métrologie plus précise Une étude a été lancée dans le but de faciliter l utilisation des photons X de basse énergie (500 ev à 30 kev) pour la caractérisation des nouveaux matériaux. L objectif est de réduire fortement les incertitudes sur les valeurs des paramètres atomiques essentiels : rendements de fluorescence, intensités d émission photonique, coefficients d atténuation, etc. Le cyclotron nantais Arronax collabore avec l institut pour caractériser de nouveaux radionucléides utilisables en médecine nucléaire, en particulier en cancérologie diagnostique et thérapeutique. La collaboration a notamment Les premiers essais de mesure des rendements de fluorescence ont été menés sur une source X de l Institut, avec une approche originale : la cible est installée sur la fenêtre du détecteur. Dans un second temps, la ligne de métrologie X du synchrotron SOLEIL a été utilisée pour la mesure des coefficients d atténuation. La précision et la reproductibilité des mouvements motorisés des miroirs ont été optimisées, et la qualité des spectres obtenus est très satisfaisante. porté sur le strontium-82/rubididum-82, dont la période radioactive courte permet de gagner plusieurs heures sur certaines techniques d imagerie. La tomothérapie est une technique de radiothérapie innovante dont les conditions d étalonnage sont éloignées de celles recommandées par les instances internationales. L Institut a donc décidé de vérifier les doses délivrées par 9 appareils implantés en. Les chercheurs ont défini un protocole spécifique par dosimétrie par RPE/alanine. Les résultats montrent des écarts inférieurs à 4 % entre la dose mesurée et la dose prescrite, la tolérance admise étant de 5 % maximum (la moyenne de ces écarts est de 0,1 %). De nouveaux radionucléides contre le cancer Tomothérapie L exactitude de la dose délivrée aux patients sous contrôle Chiffre clé 359 Le CEA LIST a émis cette année 359 certificats d étalonnage. Le labora toire poursuit ses efforts de recherche sur les techniques d analyse par spectrométrie X. Il participe en particulier à des projets européens, en collaboration avec le PTB BESSY (Berlin) L objectif est d établir des étalons primaires d activité et de connaître précisément les données nucléaires (période, intensités d émission, schéma de désintégration) afin de transférer aux utilisateurs des produits étalonnés. Avancée scientifique La radiothérapie s adapte aux tumeurs, la métrologie aussi Pour s adapter aux nouvelles techniques de radiothérapie, qui ciblent les tumeurs au plus précis et utilisent des champs de rayonnement plus petits, le CEA LIST met au point de nouvelles références métrologiques avec deux laboratoires européens. Alors que les protocoles internationaux préconisent un étalonnage en champ d irradiation de 10 x 10 cm 2, les nouveaux accélérateurs de radiothérapie utilisent des champs bien plus petits (jusqu à 4 mm de diamètre) pour mieux cibler la tumeur et limiter les dommages aux tissus sains environnants. Des variations inférieures à 0,6 % C est cet écart entre références et pratiques cliniques qui a justifié le lancement d un projet européen et, au CEA LIST, la conduite d une thèse de doctorat de physique : les références métrologiques devaient s adapter aux besoins des physiciens médicaux et des médecins. La thèse, achevée courant 2011, a livré des conclusions rassurantes : entre les champs d irradiation 10 x 10 et 2 x 2 cm² et pour trois faisceaux d énergies différentes, les variations observées des coefficients d étalonnage de chambres d ionisation sont inférieures à 0,6%, soit bien moins que les écarts maximaux tolérés. Nouvelle méthode, nouvelle instrumentation Pour parvenir à ces résultats, les chercheurs ont d abord utilisé une nouvelle méthode basée sur la calorimétrie graphite. Elle a permis d établir des références en dose absorbée dans l eau en champs de 4 x 4 cm 2, et de réduire l incertitude d un facteur 2. La construction d un nouveau calorimètre à élément sensible de taille réduite (diamètre 6 mm au lieu de 16) a ensuite permis de descendre à 2 x 2 cm 2. Autre difficulté à résoudre, le choix d une chambre d ionisation adaptée aux petits champs ; l équipe a L enjeu Etalonner des champs d irradiation de quelques centimètres carrés, adaptés aux nouvelles pratiques cliniques de radiothérapie Les défis relevés Développer un équipement de laboratoire proche des appareils utilisés en hôpital Mettre au point un nouveau calorimètre graphite de dimensions réduites Trouver parmi les chambres d ionisation du marché la plus adaptée aux petits champs d irradiation Partenaires NPL (laboratoire national de métrologie britannique) et PTB (laboratoire national de métrologie allemand) dans le cadre du projet européen External Beam Cancer Therapy évalué tous les produits du marché et retenu le plus adapté. «La prochaine étape sera de descendre à des champs encore plus petits (moins de 1 cm 2 )», précise Maïwenn Le Roy.

20 36 37 Étude, évaluation des potentialités des accélérateurs d électrons comme outils polyvalents de caractérisation des colis de déchets radioactifs. Comparaison de méthodes adaptives de détection et de techniques de reconstruction ultrasonore. Augmenter le niveau de fiabilité des contrôles de précision non destructifs par le croisement de mesures effectuées avec deux ou plusieurs technologies indépendantes. Implémentation d lgorithmes de traitement de signaux temps réel puor le contrôle non destructif. Développement d algorithmes d imagerie et de reconstruction sur architectures à unités de traitements parallèles pour des applications en contrôle non destructif. Reconstruction tomographique X 3D à géométrie conique et à faible nombre de projections. Imagerie 3D par faisceau X polychromatique pour l analyse de la composition d échantillon. Développement d une méthode d imagerie 3D par contraste de phase sur synchrotron et source X de laboratoire. Accélération de la reconstruction tomographique X 3D à géométrie conique, implémentation sur GPU. Etude de la diffusion multiple des ultrasons en vue de la modélisation du bruit de structure et de la caractérisation des aciers moulés inoxydables à gros grains. Modélisation de la propagation et de la réception des ondes élastiques émises par un défaut sous contrainte. Application à la simulation des contrôles non-destructifs «par émission acoustique». Développement et optimisation d un modèle numérique 3D pour la simulation d un système dédié au contrpole non destructif par flux de fuite des tubes ferromagnétiques. Modélisation de la propagation ultrasonore dans les structures hétérogènes complexes constitutives d un pneumatique- Application au CND. Modélisation du contrôle non-destructif par ondes ultrasonores guidées - Application au contrôle des canalisations. Développement de modèles asymptotiques en contrôle non destructif par ultrasons: interaction d ondes élastiques avec des singularités géométriques et prise en compte d ondes de surface. Développement d outils de modélisation optimisés pour la propagation ultrasonore dans les soudures bimétalliques. Modélisation de la propagation des ondes élastiques dans les composites de micro-structure 3D. Application à la simulation de contrôle par ultrasons de pièces aéronautiques. Modélisation du contrôle par méthodes électromagnétiques de défauts réalistes de type fissuration. Modélisation du contrôle non destructif au moyen de traducteurs EMAT dans un milieu ferromagnétique: prise en compte des effets magnétiques et non magnétostrictifs dans l émission et la détection d ondes élastiques ultrasonores. Simulation numérique de la diffraction d ondes ultrasonores par un défaut localisé dans une plaque élastique anisotrope. Modélisation de sondes électromagnétiques 3D pour le contrôle non destructif par courants de Foucault. Etudes de la forme des spectres bêta. Développement d une méthode de caractérisation de la qualité et de la pureté des faisceaux d énergie inférieur à 300KeV utilisés en dosiméttrie. Etablissement par calorimétrie dans l eau de référence en termes de dose absorbée, pour les faisceaux de rayons X de moyenne énergie, applicables en radiothérapie. Développement de calorimètres magnétiques pour la spectrométrie bêta. Développement d un système de mesure directe de flux d émission de sources neutroniques. 11 Accélération matérielle d un service de régénération d un état antérieur lors d une détection d erreur pour un système embarqué. Thèses en cours SYSTÈMES EMBARQUÉS Etude de stratégies de diagnostic embarqué des réseaux filaires complexes. Estimation et Contrôle Auto-adaptif du Vieillissement dans les REssources de Calcul. Etude et mise en oeuvre d une méthode de diagnostique de câbles par retournement temporel. Nouvelle méthode pour le diagnostic de défauts non francs dans des réseaux filaires. Fiabilisation et test des processeurs dans un contexte embarqué. Nouveau paradigme de conception d architectures distribuées temps-réels orienté sûreté. Evaluation de temps d exécution typiques et au pire cas pour cible MPSoC. Systèmes de cryptocalcul, compilation et supports d exécution. Méthode de conception de systèmes et d applicatifs tempsréels embarqués pour une gestion optimale d énergie. Génération de code «multitemps» pour système on chip multicœur. Programmation stochastique pour les systèmes embarqués. Définition d un modèle d exécution distribué pour systèmes embarqués et mise en oeuvre d une architecture associée. Etude et mise en oeuvre d une architecture multiprocesseur constituée de ressources de calcul multitâches pour les systèmes embarqués. Comment rendre le capteur actif dans le processus de traitement d image? Contribution à la conception d architecture de calcul auto adaptive intégrant des nano-composants neuromorphiques et applications potentielles. Accélération matérielle de la compilation à la volée pour les systèmes embarqués. Adéquation algorithme architecture pour les processeurs vidéo en téléphone mobile. Adéquation algorithme architecture pour la conception de plateformes parallèles et leur benchmarking. Proposition d architecture multiprocesseur pour les systèmes embarqués et les applications dynamiques: structure mémoires et de communication. Utilisation des nano-composants électroniques dans les architectures de traitement associées aux imageurs avec les technologies d intégration 3D. Architecture multi-cœur pour applications mobiles. Vérification de propriétés de sécurité par analyse statique sur des programmes C de grande taille. Abstraction et raffinement de modèles mémoires adaptés à la preuve de programmes. Certification d une chaîne de vérification déductive de programmes. Sous-approximations pour l analyse statique de programmes numériques et la commande robuste de systèmes dynamiques. Calculs probabilistes et déterministes pour la vérification de programmes numériques. Gestion des exigences pour les systèmes embarqués dans un contexte de prise en compte des normes du milieu automobile. Méthodologie de vérification co-jointe d ordonnançabilité et de performance pour des systèmes temps réel. Simulation de modèles exécutables et processus de conception de systèmes temps réel. Composition de modèles de familles de systèmes temps réel. Spécification d un profil et du n métamodèle pour l adaptation des outls UML - Application à MARTE ACCORD et Gaspard. Gestion de la traçabilité dans un environnement orienté modèles. Conception de sytèmes temps réel guidée par l analyse d ordonnançabilité. Rétro-Ingénierie de Plateforme pour l Optimisation de Systèmes Temps Réel Embarqués. Conception dirigée par les modèles à l aide de langages de modélisation hétérogènes: application aux profils UML. Approche générique pour l exploitation de la sémantique d exécution des profils UML dans le domaine du temps réel embarqué. Génération de Modèles d Implantation pour les Systèmes Automobiles. intelligence ambiante Etude et conception de la commande de mannequins virtuels dynamiques pour l évaluation de l ergonomie des postes de travail. Simulation efficace de pièces déformables surfaciques par éléments finis géométriquement exacts. Génération interactive de trajectoires dynamiques pour des mouvements acycliques d avatars ployarticulés. Personnage viturel : contrôle hybride couplant commande dynamique et mouvements pré-enregistrés. Gestion de l équilibre d un mannequin virtuel dans un environnement mobile et perturbé. Déplacement d un mannequin virtuel dans un environnement encombré: simulation de mouvement en intégrant les contraintes d équilibre. Pilotage interactif multimodal d humain virtuel pour la manipulation en environnement contraint. Protocoles pour Réseaux Cognitifs en Environnement Machine à Machine Complexe. Algorithmes d adressage et routage pour des réseaux fortement mobiles à grande échelle. Transmission fiable et temps réel pour des réseaux à topologie fortement dynamique. Etude du «Networking coding» pour les systèmes dans fils coopératifs. Modélisation de classification et fusion basé-contexte pour l annotation automatique du multimédia. Utilisation de corpus de textes parallèles et compara bles pour la construction de ressources linguistiques multilingues. Étude et développement d un système de réalité augmentée. Analyse d activité basée sur l extraction gestuelle par vision. Suivi de personnes dans les images de profondeur. Annotation automatique de vidéo acquise en milieu urbain. Applications de Vision Mobil sur des Plateformes Massivement Parallèles. Système de vision pour l interprétation des comportements humains. Reconnaissance automatique du contexte par apprentissage. Localisation globale d une caméra mobile en milieu urbain à l aide du contexte. Acquisition de ressources lexicales pour l analyse d opinion. Exploitation des réseaux de caméras dans les applications de vidéosurveillance. Classification multi-classe d objets en environnement urbain. Suivi d objet dans un réseau de caméras statiques et PTE pour la vidéo surveillance. Recalage temps réel de modèles CAO pour la réalité augmentée. Extraction non supervisée de signatures thématiques structurées à partir de textes. Fusion pour la recherche et l indéxation de documents multimédia. Conception et évaluation de nouvelles interactions haptiques pour la gestion des déplacements d un piéton. Restitution tactile Multitouch haute définition pour les interfaces 2D multimodales. Mobilité des séniors et outils numériques d aide à la navigation : une approche ergonomique. Stabilisation mécanique d une micro-caméra embarquée. Conception et commande d un actionneur hybride pour les interfaces homme machine. Application aux jeux vidéo. Pilotage intuitif d un cabot pour la réalisation de tâches complexes. Méthodes systématiques pour l identification non linéaire et la commande de systèmes robotiques. Application à la commande des actionneurs à câble et microactionneurs actifs. Commande prédictive non-linéaire multivariable. Application à la robotique. Conception intégrée de robots collaboratifs : une approche évolutionnaire de la conception de systèmes en interaction avec l homme. Localisation interactive d objets à l aide de capteurs embarqués sur un robot. Structures gonflables déformables : Application à la Robotique Ultra Légère. CAPTEURS et TRAIte- MENT DU SIGNAL Capteurs répartis de corrosion par réflectométrie à fibre optique. Sources lasers accordable en longueur d onde pour l interrogation de capteurs à réseaux de Bragg fibrés. Stabilisation des propriétés optiques des réseaux de Bragg soumis à des températures exrèmes : régénération et inscription par laser femtoseconde. Etude des potentialités de la dosimétrie RL/OSL multivoies pour le contrôle de faisceau en protonthérapie. Développement et validation expérimentale d un logiciel de planification de traitement pour déterminer la dose corps entier en radiothérapie. Prédiction d images EPID par simulation Monte-Carlo pour le contrôle dosimétrique in vivo en Radiothérapie Conformationnelle par Modulation d Intensité. Modélisation et validation expérimentale de l interaction rayonnement-milieu cellulaire en radiothérapie par photo activation d élément lourds. Déconvolution de données optiques pour les lecteurs de DVD. Apprentissage génératif pour les décodages et signaux d interfaces cerveaux-machine. Séparation aveugle de sources positives pour l imagerie médicale et la spectrométrie. Décomposition parcimonieuse pour l analyse avancée de données en spectrométrie pour la santé. Optimisation de bancs de filtres par apprentissage pour la classification de signaux multidimensionnels. Traitement statistique de signaux multidimensionnels de packs batteries de véhicules électriques pour le diagnostic en temps réel sur la durée de vie. Etude d un processus intéractif de fuille visuelle de données multidimensionnelles. Détection et classification de colonies isolées en imagerie biomédicale multidimensionnelle. Discrimination robuste par méthodes à noyaux. Etude d un système d apprentissage de règles spatiales floues. Application à la discrimination d évènements sismiques. Approche Multi-Agent pour le gestion énergétique des fermes éoliennes off-shore. Optimisation des plans de traitements en radiothérapie grâce aux dernières techniques de calcul de dose rapides. Analyse et compréhension des phénomènes de discrimination neutron/gamma dans les scintillateurs organiques. Simulation, modélisation et caractérisation de Capteurs fluorescents solides pour la détection alpha et béta à basse énergie. Une nouvelle approche sur l analyse de la lumière. Conception de chaînes numériques d instrumentation nucléaire tolérantes aux injections de fautes.