© Archea/LAAS-CNRS

Les systèmes, la robotique et les réseaux, domaines parmi ceux de prédilection du LAAS, poursuivent leur évolution, et l'avenir nous promet leur forte synergie, avec l'émergence dans notre quotidien de systèmes obtenus par la mise en réseau massive d'objets et d’agents intelligents. L’ambition du projet ADREAM est d'aborder de façon complète et cohérente les problèmes de conception, de développement et de déploiement de tels systèmes, dit ubiquistes. Le projet a pour but d’anticiper leurs fonctions, les outils nécessaires à leur conception et de proposer les premières expérimentations. On touche ici au cœur des préoccupations du LAAS et ce projet s'intègre étroitement aux axes de recherches que projette le laboratoire dans le cadre de son plan 2007-2010.

Le projet ADREAM se situe dans la problématique émergente des systèmes ubiquistes autonomes, et est caractérisé par un environnement d'infrastructures de communication fixes et mobiles, soumises à de sévères contraintes, par exemple en ressources (calcul, énergie). Ces systèmes doivent posséder de fortes propriétés de performances, de robustesse et de résilience vis-à-vis d’entraves externes, en particulier non prévisibles (obstacles, défaillances, niveaux de confiance et de coopération, etc.). L’objectif est de bâtir les technologies, approches systèmes et outils nécessaires à la mise en réseau massive d'objets et de robots intelligents, puis d’évaluer les méthodes et les résultats dans un contexte d’application réel, au sein d’un nouveau bâtiment au LAAS, qui abritera des plateformes technologiques et sera lui-même conçu pour être un support d'expérimentations.

Un axe de recherches sur les systèmes ubiquistes
Ce programme de recherche nous amènera à concevoir des hiérarchies de sous-systèmes mêlant la diversité des technologies et la diversité des échelles. Ainsi, on considèrera aussi bien des microsystèmes embarqués dans un véhicule (avion, train,…), que des réseaux de tels véhicules au sein d'un système de transport. Tous ces composants et systèmes devront être d’un fonctionnement sûr vis-à-vis des fautes accidentelles et des malveillances, inter-opérables, et capables d’adaptation sur un large spectre de tâches et fonctions. Ils devront aussi, dans une large mesure, être autonomes sur les plans énergétique, fonctionnel, et décisionnel. Leur réalisation nécessite donc l’implémentation de nouvelles architectures, évolutives, multidisciplinaires et multi-niveaux, incluant des composants et des sous-systèmes embarqués, matériels et logiciels, organisés en réseaux. Ceci inclut, à une extrémité, la conception et la réalisation physique de nouveaux microsystèmes matériels innovants, et à l’autre, la proposition de nouveaux comportements capables de répondre à des événements imprévus pour des agents qui doivent devenir résilients.

Un ensemble de plateformes ouvertes pour les robots et les systèmes
Le projet ADREAM permettra de compléter, en amont, lors de la phase de conception et de simulation, les plateformes ouvertes de technologie, de caractérisation de micro et nano systèmes et de robotique du LAAS. Trois nouvelles sont prévues pour la conception de micro-systèmes, de réseaux et de systèmes embarqués.

Microsystèmes
Les environnements de conception de composants microélectroniques constituent depuis trois décennies un enjeu industriel et de recherche majeur. On retrouve aujourd'hui ces enjeux dans la conception des microsystèmes, du fait de la complexité et surtout de l’hétérogénéité considérable des MEMS. Plusieurs plateformes internationales d’envergure sont consacrées à ces questions, comme par exemple le Cadence Berkeley Laboratory aux États-Unis. Les chercheurs du LAAS sont présents sur ce front avec une expertise importante sur une très large palette de logiciels industriels hétérogènes, de conception et de simulation pour les micro- et nanosystèmes (CADENCE, VHDL-AMS, etc.). Ils développent également des logiciels de conception et de simulation, spécifiques ou greffés à ces outils industriels. Dans le cadre d’ADREAM, l’ambition est de réaliser une plateforme de modélisation et de conception de MEMS, compétitive avec les meilleurs acteurs mondiaux, capitalisant d’une part les compétences humaines locales, avec plusieurs chercheurs et ingénieurs spécialistes à la fois des technologies MEMS et des techniques informatiques pour leur description, simulation, visualisation, et optimisation ; d’autre part les librairies numériques couvrant un spectre très large de briques de base matérielles et de micro-codes pour les MEMS de divers types.

Réseaux
La recherche sur les réseaux est indissociable de phases d’expérimentation dans des environnements réels, avec des études en métrologie, en conception, en sécurité, en caractérisation des attaques (intrusions), et avec la mise en place de mécanismes de gestion et de protection de la qualité de service. Les plateformes expérimentales sont maintenant au cœur de la recherche en réseau avec des efforts dans tous les pays majeurs. Au niveau européen, les grands projets intégrés requièrent des démonstrateurs à l’échelle du continent afin de valider à la fois leurs architectures, leurs mécanismes et leurs protocoles et services. On retrouve ces ingrédients dans le projet EuQoS, dont le LAAS est partenaire, qui a intégré dans une plateforme européenne tous les résultats des derniers travaux de recherche sur la gestion de la qualité de service. Celle-ci sera complétée dans le domaine des communications sans fil.

Systèmes Embarqués
Les systèmes embarqués sont l’une des thématiques de base dans le pôle mondial de compétitivité AESE. Une plateforme dédiée à la conception des systèmes embarqués devient ainsi un outil indispensable pour différents objectifs, par exemple la conception, la réalisation et la validation de systèmes ubiquistes résilients, mobiles, tirant partie de l’intelligence de l’environnement d’informatique diffuse ; l’intégration de composants matériels et logiciels en tant que briques de base technologiques et méthodologiques, pour leur conception, réalisation et validation ; le développement de modèles hybrides dynamiques, de leurs comportements et de leurs propriétés, en incluant la modélisation des logiciels embarqués ; l’intégration des outils logiciels de conception développés par des équipes externes (PVS, UPPAAL, GSPN) et au LAAS (TINA, RT-LOTOS, AADL-GSPN).

Un projet ouvert sur l'extérieur
Ces nouvelles plateformes seront, comme les actuelles, ouvertes à des utilisateurs extérieurs au laboratoire. Les projets accueillis seront multi-partenaires et pourront jouer en particulier un rôle important de support dans le RTRA Sciences et technologies de l’aéronautique et de l’espace. Ce principe d’ouverture correspond à une réalité forte et à une pratique bien rodée au LAAS. Ainsi, de nombreux partenariats régionaux existent déjà, que nous souhaitons conforter et étendre au travers d’ADREAM. Il s’agit de partenariats aussi bien industriels qu’académiques, en particulier à travers les laboratoires communs recherche-industrie concernés par ADREAM, tels que le LISPA, PEARL, AUTODIAG, AIRSYS, et PIXCELL. Notons d’ailleurs que la qualité du partenariat industriel, l’organisation, et les objectifs scientifiques sélectionnés ces dernières années ont permis au LAAS d’être labellisé Carnot en 2006. Le LAAS entretient par ailleurs de nombreux partenariats nationaux sur les thématiques touchées par cette proposition. Ceux-ci seront confortés de façon importante, en particulier avec les laboratoires publics du pôle Minalogic, sur les matériels et logiciels sur puces, et DIGITEOLABS, ceux du pôle Systematic.

Un plateforme complète et unique
L’ambition du projet ADREAM est de pouvoir aborder de façon complète et cohérente les problèmes de conception, de réalisation et de déploiement des systèmes construits à base de capteurs et de robots mobiles, communicant par des liaisons sans fil. Il proposera et construira les microtechnologies et les approches systèmes nécessaires à leur mise en réseau, avec de larges capacités décisionnelles autonomes. Le développement de tels systèmes, qui soulève de nombreux défis scientifiques et technologiques dans le domaine des STIC, tels que les questions d’hétérogénéité, d’interopérabilité, de sécurité, de résilience, d’évolutivité, de flexibilité, d’adaptation au contexte, d’interaction intelligente opérationnelle avec l’utilisateur, ainsi que les questions d’autonomies énergétiques, fonctionnelles et décisionnelles, touche ici le cœur des préoccupations du LAAS, comme l'indique le fait que les trois quarts des axes de recherche que projette le laboratoire dans le cadre de son plan stratégique 2007-2010 sont concernés par ADREAM. À notre connaissance, une plateforme complète, telle que celle envisagée dans le projet ADREAM, n’existe pas aujourd’hui. Ainsi, le LAAS, sur l'ensemble des défis scientifiques et technologiques soulevé dans ce programme, tant au niveau des microsystèmes que des capteurs, des robots et des réseaux, sera un lieu privilégié pour la réalisation de ce projet, avec l'ambition de s'attaquer à ces problèmes fondamentaux sur les plans conceptuel, technologique et expérimental.

Le bâtiment ADREAM
Les trois plateformes du projet ADREAM nécessitent un plateau technique et des espaces de travail qui seront installés dans un nouveau bâtiment innovant et outillé de 1000 m2 envisagé lui-même, dès sa conception, comme support d’expérimentations. Il intégrera des capteurs, des actionneurs et des robots mobiles de divers types, connectés entre eux par des réseaux de communication mesh et ad-hoc. La fin de la construction et l’installation des plateformes est prévue pour 2010 et les premières expérimentations dès fin 2010. Afin de valider la gestion de la mobilité à un deuxième niveau de déploiement, ADREAM s’appuiera également sur un espace d’expérimentation externe, lui aussi instrumenté et situé autour du bâtiment. Les résultats obtenus seront ainsi extensibles à des environnements ou des sous-ensembles extérieurs, et ADREAM permettra donc de mettre en place une structure globale d’expérimentation, incluant les personnels et utilisateurs du bâtiment.