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  • Heuristique et diagnostic des systèmes complexes (Heudiasyc) – UMR CNRS – 7253

    Créé en 1981 et asso­cié au CNRS depuis sa créa­tion, le labo­ra­toire Heu­dia­syc mène des recherches dans le domaine des sciences de l’in­for­ma­tion et du numé­rique, notam­ment l’in­for­ma­tique, l’au­to­ma­tique, la robo­tique et l’in­tel­li­gence arti­fi­cielle.

    Objectifs

    Le pro­jet scien­ti­fique déve­lop­pé au sein d’Heu­dia­syc est fon­dé sur la syner­gie entre la recherche en amont et la recherche tech­no­lo­gique, pour répondre à de grands enjeux socié­taux comme la mobi­li­té, le trans­port, la com­mu­ni­ca­tion et la sécu­ri­té.

    L’ob­jec­tif est de déve­lop­per des connais­sances fon­da­men­tales et des moyens de repré­sen­ta­tion, d’a­na­lyse et de contrôle de sys­tèmes com­plexes dans le domaine des sciences de l’in­for­ma­tion, avec une orien­ta­tion vers les sys­tèmes de sys­tèmes tech­no­lo­giques.

    Équipes et thèmes de recherche

    Heu­dia­syc déve­loppe ses acti­vi­tés autour de 3 équipes :

    • Connais­sances, incer­ti­tudes, don­nées (CID),
    • Sûre­té, com­mu­ni­ca­tion, opti­mi­sa­tion (SCOP),
    • Sys­tèmes robo­tiques en inter­ac­tion (SyRI).

    Valorisation

    Brevets et licences (2011–2016)

    • 10 bre­vets dépo­sés et déli­vrés, impli­quant des membres du labo­ra­toire
    • 4 exten­sions inter­na­tio­nales, 3 demandes d’ex­ten­sion en cours
    • 5 logi­ciels dépo­sés à l’APP (Agence de pro­tec­tion des pro­grammes)

    Start-up

    • 1 pro­jet d’in­cu­ba­tion de 2 ans, dans le domaine de la cyber­sé­cu­ri­té, accueilli au labo­ra­toire depuis mai 2016, por­té par un ancien doc­to­rant du labo­ra­toire (pro­jet cofi­nan­cé Labex MS2T/Conseil régional/FEDER)

    Plateformes

    La mise en œuvre des méthodes déve­lop­pées se fait sur des pla­te­formes et démons­tra­teurs au sein même du labo­ra­toire, notam­ment sur des équi­pe­ments de l’Équi­pex ROBOTEX :

    • Véhi­cules intel­li­gents ;
    • Mini-drones ;
    • Super­vi­sion fer­ro­viaire ;
    • Salle immer­sive de réa­li­té vir­tuelle.

    Partenariats

    Au niveau local

    Heu­dia­syc par­ti­cipe acti­ve­ment à tous les niveaux de la vie de l’u­ni­ver­si­té (for­ma­tion, recherche, valo­ri­sa­tion, ins­tances…). La col­la­bo­ra­tion avec les dif­fé­rents labo­ra­toires de l’UTC se fait prin­ci­pa­le­ment dans le cadre de deux struc­tures trans­ver­sales :

    • Labex MS2T, « labo­ra­toire d’ex­cel­lence Maî­trise des sys­tèmes de sys­tèmes tech­no­lo­giques », dont Heu­dia­syc est le por­teur, en asso­cia­tion avec deux uni­tés de recherche de l’UTC et du CNRS (BMBI, Rober­val), depuis 2011.
    • FR CNRS SHIC, fédé­ra­tion de recherche « Sys­tèmes hété­ro­gènes en inter­ac­tion », depuis 2009.

    Au niveau régional

    La Région Hauts-de-France (Région Picar­die avant 2016) apporte un sou­tien à la recherche sous forme de finan­ce­ments de pro­jets d’une durée de trois ans. Ces pro­jets sont géné­ra­le­ment cofi­nan­cés avec le FEDER (Fonds euro­péen de déve­lop­pe­ment éco­no­mique et régio­nal).

    • 26 pro­jets régio­naux entre 2011 et 2016

    Au niveau national

    Le labo­ra­toire par­ti­cipe aux acti­vi­tés et à l’a­ni­ma­tion de plu­sieurs groupes de recherche CNRS : MACS, Robo­tique, Recherche Opé­ra­tion­nelle, IGRV, ISIS, RSD, PréG­dR IA.

    Heu­dia­syc est éga­le­ment impli­qué dans de nom­breux orga­nismes ou ins­tances natio­nales: CNRS (conseiller scien­ti­fique à l’INS2I), ANR (membre de comi­tés d’é­va­lua­tion de pro­grammes), ins­tances natio­nales (CNU 61 et 27).

    • 25 pro­jets finan­cés par l’ANR entre 2011 et 2016.

    Au niveau international

    Le labo­ra­toire entre­tient des rela­tions sui­vies avec de nom­breux par­te­naires euro­péens et inter­na­tio­naux, au tra­vers de pro­jets, échanges de cher­cheurs, cotu­telles de thèse (Algé­rie, Alle­magne, Aus­tra­lie, Cana­da, Chine, États-Unis, Ita­lie, Liban, Pologne, Thaï­lande, etc.).

    Par­mi les nom­breuses col­la­bo­ra­tions, nous cite­rons par­ti­cu­liè­re­ment :

    • Labo­ra­toire fran­co-mexi­cain d’in­for­ma­tique et d’au­to­ma­tique (LAFMIA), pre­mière uni­té mixte inter­na­tio­nale (UMI) fran­co-mexi­caine du CNRS, en par­te­na­riat avec le labo­ra­toire GIP­SA-lab et le centre de recherche mexi­cain CINVESTAV.
    • Pro­jet com­mun avec le labo­ra­toire fran­co-chi­nois d’in­for­ma­tique, d’au­to­ma­tique et de mathé­ma­tiques appli­quées (LIAMA) et « Key Labo­ra­to­ry of Machine Per­cep­tion » de l’u­ni­ver­si­té de Pékin (Chine).
    • 30 pro­fes­seurs visi­teurs étran­gers accueillis entre 2011 et 2016 (séjour indi­vi­duel > 1 mois).
    • 25 pro­jets inter­na­tio­naux et 24 pro­jets euro­péens entre 2011 et 2016.

    Au niveau industriel

    SIVA­Lab (Sys­tèmes intègres pour le véhi­cule auto­nome), créé en 2017 par Renault et Heu­dia­syc, est un labo­ra­toire com­mun spé­cia­li­sé dans les sys­tèmes de loca­li­sa­tion et de per­cep­tion pour les véhi­cules auto­nomes. Ce par­te­na­riat scien­ti­fique et tech­no­lo­gique est lan­cé pour quatre ans recon­duc­tibles. Il est le fruit d’un par­te­na­riat de plus de dix ans et s’ap­puie sur les pla­te­formes de véhi­cules auto­nomes d’Heu­dia­syc, déve­lop­pées sur la base de la Renault Zoé.

    • 164 thèses finan­cées entre 2011 et 2016, dont 25 avec des entre­prises.

    Projets

    Dans le cadre de pro­jets régio­naux, Heu­dia­syc par­ti­cipe à 2 spé­cia­li­sa­tions de la stra­té­gie régio­nale de l’in­no­va­tion en Picar­die :

    • Mobi­li­té et urba­ni­ci­té,
    • Véhi­cules intel­li­gents et sys­té­miques de la mobi­li­té des voya­geurs et mar­chan­dises.

    ain­si qu’à 2 axes trans­ver­saux :

    • San­té, vivant,
    • Édu­ca­tion, appren­tis­sage, tech­no­lo­gies.

    Au niveau natio­nal, le labo­ra­toire a rele­vé le chal­lenge des inves­tis­se­ments d’a­ve­nir, il est :

    • Por­teur du labo­ra­toire d’ex­cel­lence Maî­trise des sys­tèmes de sys­tèmes tech­no­lo­giques (Labex MS2T),
    • Coor­di­na­teur du volet robo­tique mobile de l’é­qui­pe­ment d’ex­cel­lence ROBOTEX.

    Heu­dia­syc par­ti­cipe acti­ve­ment à 2 pôles de com­pé­ti­ti­vi­té à voca­tion mon­diale :

    • i-Trans, qui aborde les trans­ports ter­restres inno­vants (Nord-Pas-de-Calais, Picar­die),
    • Sys­te­ma­tic Paris-Région, pôle sur le logi­ciel et les sys­tèmes com­plexes.

    Il par­ti­cipe à plu­sieurs grou­pe­ments et réseaux de recherche natio­naux et euro­péens et col­la­bore avec de nom­breux labo­ra­toires en France et à l’é­tran­ger dans de mul­tiples pro­jets de recherche.

    Sur la période 2012 – 2016 :

    • Mon­tant glo­bal des contrats et pro­jets : 11,8 M€ ;
    • 16 pro­jets label­li­sés par des pôles de com­pé­ti­ti­vi­té, dont 11 par le pôle i-Trans.

    Projets ANR

    › Dans le cadre du pro­jet RéCIF (Réseaux de croyance pour l’é­va­lua­tion quan­ti­ta­tive des para­mètres de sûre­té de fonc­tion­ne­ment des infra­struc­tures fer­ro­viaires), il s’a­git d’é­tu­dier et de pro­po­ser des solu­tions pour le pro­blème de la modé­li­sa­tion des infra­struc­tures fer­ro­viaires par des réseaux de croyance en vue de l’é­va­lua­tion quan­ti­ta­tive de leurs para­mètres de sûre­té de fonc­tion­ne­ment.

    › L’ob­jec­tif du pro­jet DIADEM 5 (Diag­nos­tic dyna­mique et main­te­nance pré­vi­sion­nelle de sys­tèmes embar­qués sur train) est de déve­lop­per des outils de diag­nos­tic et de pro­nos­tic de trois organes sen­sibles du maté­riel rou­lant fer­ro­viaire (la cli­ma­ti­sa­tion, le sys­tème de frei­nage et les portes) qui per­met­tront de don­ner en temps réel leur poten­tiel réel d’u­ti­li­sa­tion avant défaillance, intro­dui­sant de fait une amé­lio­ra­tion des condi­tions de réa­li­sa­tion de la main­te­nance et de la régu­la­ri­té des cir­cu­la­tions.

    › Le pro­jet Eco­pack s’in­té­resse aux nou­velles formes de tra­vail col­la­bo­ra­tif per­mises par un envi­ron­ne­ment socio-tech­nique infor­ma­tique incluant dif­fé­rents dis­po­si­tifs (table, tableau, tablette tac­tile, smart­phone, pc). Un des objec­tifs est d’of­frir une appli­ca­tion par­ta­gée acces­sible à chaque col­la­bo­ra­teur via ces dif­fé­rents dis­po­si­tifs.

    › Le pro­jet VEGAS vise à conce­voir, déve­lop­per et éva­luer un labo­ra­toire vir­tuel basé sur la co-simu­ta­tion impli­quant deux types de simu­la­teurs. Le pre­mier est un simu­la­teur ERTMS qui modé­lise le com­por­te­ment fonc­tion­nel du sys­tème. Le second est un simu­la­teur de télé­com­mu­ni­ca­tion qui per­met la modé­li­sa­tion de n’im­porte quelle tech­no­lo­gie de télé­com­mu­ni­ca­tion de la couche phy­sique à la couche appli­ca­tion.

    Projet FUI

    Avec le déve­lop­pe­ment des sys­tèmes d’aide à la conduite, de nou­velles oppor­tu­ni­tés s’ouvrent pour la réa­li­té aug­men­tée (super­po­si­tion d’i­mages à la réa­li­té) dans la voi­ture au ser­vice de la sécu­ri­té et du confort. Le pro­jet SERA vise à la réa­li­sa­tion d’un véhi­cule pro­to­type inté­grant un sys­tème d’ac­qui­si­tion par camé­ra et d’un équi­pe­ment de pro­jec­tion sur le pare-brise qui affi­che­ra en réa­li­té aug­men­tée des infor­ma­tions d’aide à la conduite et pré­fi­gu­re­ra le cock­pit du véhi­cule auto­nome.

    Projets européens

    › Le pro­jet CoMo­SeF (Coope­ra­tive Mobi­li­ty Ser­vice for the Future) vise à la créa­tion de ser­vices et d’é­qui­pe­ments néces­saires au large déploie­ment d’ap­pli­ca­tions coopé­ra­tives pour les trans­ports, en confor­mi­té avec le ITS Action Plan, ain­si que les stra­té­gies natio­nales des dif­fé­rents par­te­naires.

    › Le pro­jet MASH (MAs­sive Sets of Heu­ris­tics) a pour but de créer des outils infor­ma­tiques favo­ri­sant le déve­lop­pe­ment col­la­bo­ra­tif de nou­veaux sys­tèmes d’ap­pren­tis­sage auto­ma­tique pour la réso­lu­tion de tâches com­plexes.

    › Le pro­jet VERVE est une action conjointe de recherche inter­na­tio­nale entre Heu­dia­syc et l’u­ni­ver­si­té TU Ilme­nau de Thu­ringe (Alle­magne). L’ob­jec­tif scien­ti­fique du pro­jet est le déve­lop­pe­ment d’un nou­veau concept de véhi­cule élec­trique intel­li­gent (VEI) contri­buant au déve­lop­pe­ment de nou­veaux sys­tèmes de trans­ports intel­li­gents et éco­lo­gi­que­ment sûrs dans les régions de la Thu­ringe et de la Picar­die.

    Projets Région Hauts-de-France

    › Le pro­jet CIME (Contex­tual Inter­ac­tions for Mobi­li­ty in Edu­ca­tion) a pour objec­tif de conce­voir des envi­ron­ne­ments infor­ma­tiques d’ap­pren­tis­sage sen­sibles au contexte, sur des dis­po­si­tifs mobiles tels que des tablettes numé­riques ou des smart­phones, dans le cadre de la visite de musées ou de sites patri­mo­niaux.

    › Le pro­jet SEDVAC (Sys­tème embar­qué d’é­va­lua­tion de la dyna­mique du véhi­cule et d’aide à la conduite) pro­pose de déve­lop­per un sys­tème qui tient compte des infor­ma­tions de l’en­vi­ron­ne­ment entou­rant le véhi­cule (par exemple : des infor­ma­tions car­to­gra­phiques, les forces de contact pneu-chaus­sée…), afin d’é­va­luer le com­por­te­ment dyna­mique du véhi­cule et son impact sur la conduite, et éven­tuel­le­ment d’a­ler­ter le conduc­teur sur des situa­tions à risques.

    › Le pro­jet ECHO­pe­dia déve­loppe des méthodes de res­tau­ra­tion et de seg­men­ta­tion d’i­mages d’é­cho­car­dio­gra­phie pédia­trique tri­di­men­sion­nelles pour l’ex­plo­ra­tion des car­dio­pa­thies congé­ni­tales.

    › Le pro­jet ARAKIS déve­loppe un outil de simu­la­tion des situa­tions de tra­vail dan­ge­reuses tou­chant aux acti­vi­tés de sous-trai­tance sur des sites à hauts risques (sites indus­triels Seve­so, notam­ment).

    Zoom sur deux projets

    Les réseaux de cap­teurs sans fil (RCSF) offrent des moyens nou­veaux et per­for­mants pour limi­ter les impacts des pra­tiques agri­coles sur l’en­vi­ron­ne­ment. À tra­vers le pro­jet de recherche Agro­Sens, les pro­fes­sion­nels des filières agri­coles pour­ront demain opti­mi­ser le recours aux intrants et pré­ser­ver les res­sources natu­relles grâce à la tech­no­lo­gie RCSF. « Un réseau de cap­teurs sans fil sera en mesure d’as­su­rer la col­lecte d’in­for­ma­tions et leur ache­mi­ne­ment de manière fiable et sécu­ri­sée vers une sta­tion de super­vi­sion et de contrôle explique Chal­lal Yacine, maître de confé­rences à l’UTC.

    Ces infor­ma­tions vien­dront ali­men­ter un sys­tème d’aide à la déci­sion en agri­cul­ture ou un sys­tème de veille envi­ron­ne­men­tale. « Un vrai chal­lenge en matière d’é­co­no­mie d’éner­gie et de sécu­ri­té pour le rou­tage de l’in­for­ma­tion entre les cap­teurs sou­mis à des envi­ron­ne­ments et à des sols aux carac­té­ris­tiques sou­vent très dif­fé­rentes » com­plète Abdel­mad­jid Bouab­dal­lah, pro­fes­seur à l’UTC en charge du pro­jet.

    L’in­fra­struc­ture RCSF per­met­tra ain­si le sui­vi conti­nu de l’é­tat du milieu (tem­pé­ra­ture de l’air, hygro­mé­trie de l’air, humi­di­té du sol, rayon­ne­ment solaire), l’é­tat des plantes (tem­pé­ra­ture des feuilles), contri­buant ain­si à opti­mi­ser les res­sources uti­li­sées en eau, engrais et pes­ti­cides, gérer l’ir­ri­ga­tion, amé­lio­rer la pro­duc­tion en termes de quan­ti­té et de qua­li­té, ou encore pré­dire les mala­dies dans les plan­ta­tions.

    Gagner une demi-seconde dans la per­cep­tion d’un obs­tacle sur la route et ce sont quelques mètres de frei­nage sup­plé­men­taires gagnés et au final, peut-être, une vie sau­vée. L’é­quipe de recherche « Auto­ma­tique, sys­tèmes embar­qués, robo­tique » du labo­ra­toire Heu­dia­syc, diri­gée par Phi­lippe Bon­ni­fait, a comme objec­tif d’a­mé­lio­rer la sécu­ri­té et la mobi­li­té dans les trans­ports grâce à des véhi­cules intel­li­gents.

    « Com­ment trans­for­mer le conduc­teur en super­vi­seur ? » s’in­ter­roge Phi­lippe Bon­ni­fait. Il ne s’a­git pas de sor­tir l’être humain du véhi­cule mais plu­tôt de pro­fi­ter des capa­ci­tés de régu­la­tion et de contrôles des machines pour lui libé­rer l’es­prit et faci­li­ter sa prise de déci­sion. « La conduite néces­site deux grandes opé­ra­tions : per­ce­voir pour se faire une repré­sen­ta­tion de l’en­vi­ron­ne­ment puis com­man­der la machine. Pour rendre le véhi­cule plus intel­li­gent, il faut d’a­bord lui don­ner la capa­ci­té de per­ce­voir le monde. »

    Les équipes de Phi­lippe Bon­ni­fait embarquent des cap­teurs : radars à hyper­fré­quence ou à ultra son (par exemple dans les sys­tèmes d’as­sis­tance au cré­neau), la télé­mé­trie optique (lasers, camé­ras), des dis­po­si­tifs de loca­li­sa­tion (GPS). Tout l’en­jeu ensuite est de trai­ter ces mesures en temps réel. « À l’UTC, nous tra­vaillons sur la fusion de ces don­nées et sur la créa­tion de modèles phy­siques selon un prin­cipe géné­ral dit de sépa­ra­tion. On traite d’a­bord la ques­tion de la per­cep­tion puis celle de la com­mande. »

    Mais mesu­rer le monde n’est pas un long fleuve tran­quille : Il faut connaître le degré de fia­bi­li­té des infor­ma­tions four­nies par les cap­teurs afin de ne pas prendre une déci­sion fon­dée sur des don­nées erro­nées. » Pre­mier sou­ci, les condi­tions phy­siques : les cap­teurs ont une por­tée limi­tée ; les camé­ras fonc­tionnent mal la nuit ; le laser est per­tur­bé par la pluie. Ces incer­ti­tudes forment ce que les scien­ti­fiques ont bap­ti­sé « du bruit », c’est-à- dire une défor­ma­tion des don­nées qui occupe plus par­ti­cu­liè­re­ment l’UTC. « Nous tra­vaillons à créer des cadres qui modé­lisent ces incer­ti­tudes. Nous éta­blis­sons des taux de confiance à accor­der à chaque résul­tat. »

    Ces véhi­cules intel­li­gents ne concernent pas que les conduc­teurs tra­di­tion­nels. Ils pour­raient aus­si rendre de grands ser­vices à des per­sonnes han­di­ca­pées ou trop âgées pour conduire. Se dépla­cer en toute sécu­ri­té même quand on n’ar­rive plus à tour­ner la tête ou que l’on voit mal, cela sert aus­si à ça un véhi­cule intel­li­gent !

    Contact et documentation

    Contacts de la recherche à l’UTC

    Directeur du laboratoire Heudiasyc

    Philippe Bonnifait

    +33 (0)3 44 23 44 81

    Pla­quette de la recherche à l’UTC

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