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 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'Equipex Robotex :

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

Au niveau local

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

  • 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 financement 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 GdR 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, USA, Italie, Liban, Pologne, Thaïlande, etc.).

Parmi les nombreuses collaborations, nous citerons particulièrement :

  • 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 base de Renault Zoé.

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

› 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 systémique de la mobilité des voyageurs et marchandises

ainsi qu'à 2 axes transversaux :

  • Santé, vivant
  • Education, 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 nombre de laboratoires en France et à l'étranger dans de multiples projets de recherche.

Sur la période 2012-2016

  • Montant global des contrats et projets : 11,8M€
  • 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'agît 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 tactiles, 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-simultation 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 télécommunications de la couche physique à la couche application.

Projet FUI

Avec le développement des systèmes d'aides 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 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 Thuringe et 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 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 (site industriels Seveso notamment).

AgroSens : La révolution des capteurs intelligents

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 capteur 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 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 des plantations.

Véhicule intelligent

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

Directeur du laboratoire HEUDIASYC
Philippe Bonnifait
Tél : 03 44 23 44 81 | Contacter par mail

La Recherche à l'UTC

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