Titre : Contribution à la modélisation et la vérification formelle par model-checking -- Prise en compte des symétries dans l'analyse des Réseaux de Petri Temporels

Lieu et date : LAAS-CNRS - Salle de Conférences, Le 03 Decembre 2015 à 10h30

Candidat :
Pierre-Alain BOURDIL (Groupe VERTICS)

Jury :

DIRECTEURS DE THÈSE

Bernard BERTHOMIEU, Chargé de Recherche , LAAS-CNRS

François VERNADAT, Professeur, INSA Toulouse, LAAS-CNRS

RAPPORTEURS

Béatrice BERARD, Professeur, Université Pierre et Marie Curie, LIP6

Patrice MOREAUX, Professeur, POLYTECH Annecy-Chambéry

EXAMINATEURS

Laure PETRUCCI, Professeur, IUT Villetaneuse

Didier LIME, Maître de Conférences, Ecole Centrale de Nantes

Jean-Paul BODEVEIX, Professeur, Université Paul Sabatier

ROLE

Eric JENN, Ingénieur, Thales Avionics S.A

Alexey MURANOV, Maître de Conférences, Université Paul Sabatier

Résumé :

 Dans cette thèse nous nous intéressons à la vérification formelle de systèmes critiques par la technique du model-checking. Plus précisément, nous nous situons dans le contexte de la vérification des systèmes temporisés, où la correction du système dépend du respect des contraintes temporelles.

Ces travaux de thèse sont structurés en deux parties.

La première partie étudie la modélisation et la vérification formelle par model-checking de systèmes temps réel critiques dans un contexte industriel.
Dans un premier temps, nous présentons des exemples d'utilisation opérationnelle de techniques formelles dans l'industrie aéronautique et spatiale. Puis nous proposons une formalisation d'une fonction de capture d'altitude d'un système de pilote automatique dans une architecture de type command/monitoring contrainte par des exigences de sûreté de fonctionnement. Le modèle est décrit à l'aide du langage FIACRE et la vérification des contraintes temporelles par model-checking est réalisée avec l'outil TINA.

La deuxième partie s’intéresse aux problèmes fondamentaux du model-checking. Une difficulté inhérente au model-checking est l'explosion combinatoire. De nombreuses techniques permettent d'en limiter l'impact; parmi celles-ci on trouve la réduction par symétries. Cette approche utilise les symétries structurelles d'un système pour définir une relation d'équivalence sur ses états. De nombreux travaux exploitant les symétries existent pour le model-checking non temporisé.

Dans un contexte temporisé, une difficulté supplémentaire tient au fait que l'espace d'états est généralement infini. Pour le model-checking temporisé, on aura recours à des abstractions finies de ces espaces d'états infinis. L'abstraction des classes d'états est l'une de ces abstractions, applicable aux réseaux de Petri temporels (TPN). Des techniques efficaces dans un contexte atemporel ne le sont pas nécessairement dans un contexte temporisé.  L'exploitation des symétries dans le contexte temporisé est plus récente. Des travaux ont été réalisés dans le contexte des automates temporisés, mais aucun résultat n'était encore disponible dans le contexte des TPN. La contribution principale de cette thèse est donc une méthode d'exploitation des symétries pour les TPN.

Deux problèmes sont à résoudre : calculer les symétries d'un système, puis exploiter ces symétries pour réduire le nombre d'états à explorer lors du model-checking.

Nous calculons les symétries par une approche combinatoire. Nous proposons un langage de composition de réseaux qui, étant donné un groupe de permutations, permet la construction d'un réseau symétrique et d'un sous-groupe de ses automorphismes isomorphe au groupe donné. Cette solution s'applique quelque soit le groupe de permutations ou les synchronisations.

Les réductions d'espaces d'états exploitent la relation d'équivalence induite par les symétries. Malheureusement, décider si deux états sont équivalents est aussi complexe que le problème de l'isomorphisme de graphe, ce qui rend toute implémentation naïve impraticable. Des travaux antérieurs aux nôtres, dans le contexte atemporel, ont montré que des solutions polynomiales en le nombre de composants sont applicables à certaines classes de réseaux symétriques.

Nous étendons cette approche aux TPN, en proposant des méthodes de réduction efficaces là où elles sont applicables et détectons les cas moins favorables. Notre méthode repose sur la définition d'un ordre total entre les classes d'états équivalentes par la relation de symétrie. Cet ordre total permet le calcul efficace des représentants canoniques des classes d'équivalences.

Finalement, nous présentons une implémentation de la méthode dans l'outil TINA, pour le cas où des représentants canoniques peuvent être calculés efficacement. Les résultats expérimentaux sont très encourageants.

Abstract :

Titre : Perception multimodale de l'homme pour l'interaction homme­-robot

Lieu et date : IRIT - Salle Auditorium, Le 03 Decembre 2015 à 10h00

Candidat :
MOLLARET Christophe (Groupe RAP)

E-mail : christophe.mollaret@laas.fr

Jury :

DIRECTEUR DE THÈSE

Frédéric LERASLE, IUT Paul Sabatier

RAPPORTEURS

Etienne COLLE, IBISC, Evry

Mohamed CHETOUANI, ISIR

EXAMINATEURS

Julien PINQUIER, IRIT-UMR5505

Laurent BESACIER, LIG, Grenoble

CO-ENCADRANT

Isabelle FERRANNE, IRIT-UMR5505

Résumé :

Cette thèse porte sur la perception multimodale de l’homme pour l’Interaction Homme­Robot (IHR). Elle a été financée par le projet ANR Contint RIDDLE (2012 – 2015). Ce projet est centré sur le développement d’un robot d’assistance pour les personnes âgées atteintes de troubles cognitifs légers. Celui­ci a pour but de répondre à un besoin grandissant d’aide à domicile envers les personnes âgées vivant seules. En effet, la population vieillissant de plus en plus, on estime qu’environ 33% des français auront plus de 60 ans en 2060. L’enjeu est donc de programmer un robot interactif (via ses capacités perceptuelles) capable d’apprendre la relation entre l’usager et un sous­ensemble d’objets du quotidien de ce dernier, soit des objets pertinents, présents ou possiblement égarés dans l’espace partagé du robot et de l’usager. Dans ce cadre, il reste de nombreux verrous à lever, notamment en termes de : (i) perception conjointe de l’homme et de son environnement, (ii) d’intégration sur un système robotisé, (iii) de validation par des scénarii mettant en jeu le robot et une personne âgée en interaction avec quelques objets usuels. La finalité du projet est de voir le robot répondre aux interrogations relatives à une dizaine d’objets courants (définis par une étude préliminaire sur une population qui se plaint de troubles cognitifs) par des actions appropriées. Par exemple, le robot signalera l'emplacement d’un objet en se déplaçant vers lui, en le saisissant ou en donnant des indications orales quant à sa position si l'objet n'est pas atteignable. Le projet RIDDLE est multipartenaire : il regroupe la société Magellium, le Gérontopôle de Toulouse, l’équipe MINC du LAAS­CNRS et l’entreprise Aldebaran Robotics dont le robot doit servir de plateforme pour les démonstrations finales. Cette thèse a été co­encadrée par Frédéric Lerasle et Isabelle Ferrané respectivement enseignants­chercheurs dans les équipes RAP du LAAS­CNRS et SAMoVA de l’IRIT­UPS. Lors de ce projet, nous avons, en partenariat avec le gérontopole, défini un scénario robotique regroupant trois phases principales. Une phase de emph{monitoring} où le robot se trouve loin de l’utilisateur et l’observe de sa position, en attente d’une demande d’interaction, une phase d’interaction proximale où le robot se trouve proche de l’utilisateur et interagit avec lui, et enfin la transition qui permet au robot de passer d’une phase à l’autre. Ce scénario est donc construit de manière à créer un robot d’interaction proactif mais non­intrusif. Le caractère non­intrusif est matérialisé par la phase de monitoring. La pro-activité est, quant à elle, matérialisée par la création d’un détecteur d’intentionnalité permettant au robot de comprendre de manière non­ verbale la volonté de l’utilisateur de communiquer avec lui. Les contributions scientifiques de cette thèse recoupent divers aspects du projet : le scénario robotique, le détecteur d’intentionnalité, une technique de filtrage par essaim de particules, et enfin une technique bayésienne d’amélioration du taux d’erreur de mot à partir d’informations de distance. Cette thèse est divisée en quatre chapitres. Le premier traite du détecteur d’intentionnalité, le deuxième de la technique de filtrage développée, le troisième de la phase d’interaction proximale et des techniques employées, et enfin le dernier chapitre est centré sur les implémentations robotiques.

Abstract :

Mot(s)-clé(s) : human-robot interaction - perception multimodale - personnes agees - reconnaissance vocale - Robot - suivi

Titre : Opérations de proximité en orbite : évaluation du risque de collision et calcul de manoeuvres optimales d'évitement et de rendez-vous

Lieu et date : LAAS-CNRS - Salle de Conférences, Le 10 Decembre 2015 à 10h30

Candidat :
Romain Serra (Groupe MAC)

E-mail : serra@laas.fr

Jury :

DIRECTEURS DE THÈSE

Denis Arzelier, Directeur de recherche, CNRS

Aude Rondepierre, Maître de Conférence, INSA

RAPPORTEURS

Joseph-Frédéric Bonnans, Directeur de recherche, INRIA

René Henrion, Senior Researcher, WIAS

EXAMINATEURS

Hasnaa Zidani, Professeur, ENSTA

Mioara Joldes, Chargé de Recherche, CNRS

Bruno Salvy, Directeur de Recherche, INRIA

Arnaud Boutonnet, ESA

MEMBRE

Alexandre Falcoz, Airbus DS

Résumé :

Cette thèse traite de l'évitement de collision entre un engin spatial opérationnel, appelé objet primaire, et un débris orbital, dit secondaire. Ces travaux concernent aussi bien la question de l'estimation du risque pour une paire d'objets que celle du calcul d'un plan de manoeuvres d'évitement pour le primaire. Pour ce qui est du premier point, sous certaines hypothèses, la probabilité de collision s'exprime comme l'intégrale d'une fonction gaussienne sur une boule euclidienne. On en propose ici une nouvelle méthode de calcul, basée sur les théories de la transformée de Laplace et des fonctions holonomes. En ce qui concerne le calcul de manoeuvres de propulsion, différentes méthodes sont développées en fonction du modèle considéré. En toute généralité, le problème peut être formulé dans le cadre de l'optimisation sous contrainte probabiliste et s'avère difficile à résoudre. Dans le cas d'un mouvement relatif rectiligne, l'approche par scénarios se prête bien au problème et permet d'obtenir des solutions admissibles. Concernant les rapprochements lents, une linéarisation de la dynamique des objets est la pierre angulaire de la construction d'un problème de substitution. Sa résolution se fait dans le cadre de la programmation linéaire mixte en variables continues et binaires. Enfin, la question du calcul de manoeuvres de proximité en consommation optimale et temps fixé est abordée. Par l'intermédiaire de la théorie du vecteur efficacité, la solution analytique est obtenue pour la partie hors-plan de la dynamique képlérienne linéarisée.

Titre : Vers des robots collaboratifs autonomes sûrs de fonctionnement

Lieu et date : LAAS-CNRS - Salle de Conférences, Le 08 Decembre 2015 à 16h00

Candidat :
Jérémie guiochet (Groupe TSF)

E-mail : jeremie.guiochet@laas.fr

Jury :

RAPPORTEURS

Jean-Marc THIRIET, Pr., Univ. Joseph Fourier, GIPSLab

Walter SCHON, Pr., Univ. Technologique de Compiègne, Heudiasyc

Jacques MALENFANT, Pr., Univ. Pierre et Marie Curie, LIP6

EXAMINATEURS

Charles PECHEUR, Pr., Univ. Louvain, Louvain Verification Lab

Marie-Pierre GLEIZES, Pr., Univ. Toulouse, IRIT

David POWELL, Dr., LAAS-CNRS (retraité)

PARRAIN

Mohamed KAÂNICHE, Dr., LAAS-CNRS

Résumé :

Les travaux menés par Jérémie Guiochet au LAAS-CNRS au sein de l’équipe Tolérance aux Fautes et Sûreté de fonctionnement informatique (TSF), se sont principalement articulés autour de la problématique de la sûreté de fonctionnement des systèmes robotiques collaboratifs autonomes. Les spécificités de ces systèmes, notamment les interactions physiques humain-robot et la présence d’incertitudes liées aux mécanismes de perception ou de décision, font que les méthodes de sûreté de fonctionnement ou d’analyse du risque utilisées pour les systèmes critiques doivent être reconsidérées. Les principales contributions se concentrent sur deux axes :

- analyse et évaluation de la sécurité pour des systèmes robotiques collaboratifs (Identification des dangers avec HAZOP-UML et évaluation quantitative de la confiance dans un argumentaire de sécurité de type safety case)

- mécanismes de tolérance aux fautes pour des systèmes robotiques autonomes (planification redondante et synthèse de règles de sécurité vérifiables en ligne)

Ces travaux ouvrent également des perspectives concernant le test des systèmes autonomes dans des mondes virtuels, la gestion des incertitudes pour la certification des robots autonomes en milieu humain, et la surveillance en ligne des différents niveaux d’une architecture logicielle de robot autonome.

Mots clés : Sûreté de fonctionnement, sécurité des robots, systèmes autonomes critiques, analyse du risque, tolérance aux fautes, argumentaire de sécurité, évaluation de la confiance

Titre : Développement de modèles prédictifs pour la robustesse électromagnétique des composants électroniques.

Lieu et date : LAAS-CNRS - Salle Europe, Le 07 Decembre 2015 à 10h30

Candidat :
He HUANG (Groupe ESE)

E-mail : he.huang@laas.fr

Jury :

DIRECTEURS DE THÈSE

SONIA BEN DHIA , Maître de Conférences, INSA / LAAS-CNRS

ALEXANDRE BOYER, Maître de Conférences, INSA / LAAS-CNRS

RAPPORTEURS

Miguel Jesus ROCA ADROVER, Professeur, Université des Baléares

Geneviève DUCHAMP, Professeur, IMS Bordeaux

EXAMINATEURS

Jean-Marie DILHAC, Professeur, INSA / LAAS-CNRS

Flavio CANAVERO, Professeur, Politecnico di Torino

Résumé :

Un objectif important des études de la compatibilité électromagnétique (CEM) est de rendre les produits conformes aux exigences CEM des clients ou les normes. Cependant, toutes les vérifications de la conformité CEM sont appliquées avant la livraison des produits finis. Donc nous pourrions avoir de nouvelles questions sur les performances CEM des systèmes électroniques au cours de leur vie. Les comportements CEM de ces produits seront-ils toujours conformes dans plusieurs années ? Un produit peut-il garder les mêmes performances CEM pendant toute sa durée de vie ? Si non, combien de temps la conformité CEM peut-elle être maintenue ?

L'étude à long terme de l'évolution des niveaux CEM, appelée "robustesse électromagnétique», est apparue ces dernières années. Les travaux précédents ont montré que la dégradation causée par le vieillissement pourrait induire des défaillances de système électronique, y compris une évolution de la compatibilité électromagnétique. Dans cette étude, l'évolution à long terme des niveaux CEM de deux groupes de composants électroniques a été étudiée. Le premier type de composant électronique est le circuit intégré. Les courants de hautes fréquences et les tensions induites au cours des activités de commutation de circuits intégrés sont responsables des émissions électromagnétiques non intentionnelles. En outre, les circuits intégrés sont aussi très souvent les victimes d'interférences électromagnétiques. Un autre groupe de composants est formé par les composants passifs. Dans un système électronique, les circuits intégrés fonctionnent souvent avec les composants passifs sur un même circuit imprimé. Les fonctions des composants passifs dans un système électronique, telles que le filtrage et le découplage, ont également une influence importante sur les niveaux de CEM.

Afin d'analyser l'évolution à long terme des niveaux CEM des composants électroniques, les travaux présentés dans cette thèse ont pour objectif de proposer des méthodes générales pour prédire l'évolution dans les temps des niveaux de compatibilité électromagnétique des composants électroniques.

Abstract :

Mot(s)-clé(s) : Circuits intégrés - Compatibilité électromagnétique - Composants passifs - Fiabilité électromagnétique - Mécanisme de dégradation - Modélisation CEM - Modélisation de la dégradation - Robustesse électromagnétique - Vieillissement

Titre : Conception et réalisation de microsystèmes optiques (MOEMS) en polymère pour l'optique adaptative intégrée sur diodes laser verticales (VCSELs)

Lieu et date : LAAS-CNRS - Salle Europe, Le 11 Decembre 2015 à 10h30

Candidat :
Sami ABADA (Groupe MICA)

E-mail : sami.abada@laas.fr

Jury :

DIRECTEURS DE THÈSE

Véronique BARDINAL, Directeur de Recherche, LAAS-CNRS

Thierry CAMPS, Professeur, LAAS-CNRS

RAPPORTEURS

Frédéric ZAMKOTSIAN, Chargé de Recherche, Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM-CNRS)

Alain BOSSEBOEUF, Directeur de Recherche, Institut d'Electronique Fondamentale Micro and Nano Systems/CNRS - Université Paris Sud

EXAMINATEURS

Christophe GORECKI, Directeur de Recherche, FEMTO-ST/CNRS, Besançon

Christophe LEVALLOIS, Maître de conférences, INSA Rennes / Dpt SGM Laboratoire FOTON CNRS

Résumé :

Ces travaux de thèse portent sur la conception, la réalisation et d’une nouvelle génération de MOEMS (Micro-Optical-Electrical-Mechanical System) pour le contrôle actif du faisceau laser émis par des matrices de VCSELs (Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers) pour faciliter leur intégration dans les biocapteurs optiques. Le microsystème à base de polymères que nous avons conçu est compatible avec une réalisation monolithique en post-processing sur la plaque VCSEL. Il est composé d’une membrane suspendue en SU8 associée à une microlentille réfractive. Le plan de focalisation est contrôlé dynamiquement grâce au déplacement vertical de la membrane par actionnement électrothermique. La géométrie du MOEMS a été optimisée, notamment à l’aide de simulations électro-thermo-mécaniques pour minimiser l’énergie de commande et fiabiliser les dispositifs. Nous avons ensuite développé l’ensemble des briques technologiques pour la fabrication collective de ce dispositif sur des matrices de VCSELs. En particulier, une technique originale de transfert thermique doux de films secs photosensibles épais a été mise au point  au moyen d’un équipement de nano-impression pour permettre un dépôt uniforme et précis sur des substrats fragiles ou de faible taille. En outre, nous avons développé un procédé totalement planaire pour la fabrication du MOEMS et optimisé un procédé de dépôt par jets d’encre pour l’intégration finale des microlentilles en ouvrant la possibilité de choisir la distance focale la plus adaptée en dernière étape du procédé. La caractérisation des microsystèmes que nous avons réalisés a conduit à l’obtention de déplacements mécaniques de 8 µm pour seulement 12.5mW appliqués, ce qui constitue une validation de nos résultats de modélisation. Enfin, des premiers résultats de focalisation dynamique du faisceau VCSEL multimodes sont présentés.

Abstract :

Mot(s)-clé(s) : dépôt de films secs photosensibles - diodes laser VCSELs - intégration photonique - jets d'encre - micro-optique - MOEMS - polymères

Titre : Réalisation et caractérisation de transistors MOS à base de nanofils verticaux en Si

Lieu et date : LAAS-CNRS - Salle Europe, Le 10 Decembre 2015 à 14h00

Candidat :
Youssouf GUERFI (Groupe MPN)

E-mail : youssouf.guerfi@laas.fr

Jury :

DIRECTEURS DE THÈSE

Filadelfo CRISTIANO, Directeur de Recherche, LAAS-CNRS

Guilhem LARRIEU, Chargé de Recherche, LAAS-CNRS

RAPPORTEURS

Sylvain BOLLAERT, Professeur, Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN), Lille

Laurent PICHON, Professeur, Institut d'Electronique et de Télécommunication de Rennes (IETR), Rennes

EXAMINATEURS

Bassem SALEM, Chargé de Recherche, Laboratoire des Technologies de la Microélectronique (LTM), Grenoble

Alain CAZARRE, Professeur, LAAS-CNRS

Résumé :

Afin de poursuivre la réduction d’échelle des transistors MOS, l’industrie des semiconducteurs a su anticiper les limitations de la miniaturisation par l’introduction de nouveaux matériaux ou de nouvelles architectures. L’avènement des structures à triples grilles (FinFET) a permis de maitriser les effets canaux courts et poursuivre les efforts de miniaturisation (nœud technologique 14 nm en 2014). Le cas ultime pour le contrôle électrostatique de la grille sur le canal est donné par une grille entourant totalement le canal du dispositif. A cet effet, un transistor à nanofil à grille entourante est considéré comme la structure la plus adaptée pour les nœuds technologiques en dessous de 7 nm. Au cours de cette thèse, un procédé de réalisation large échelle de transistors MOSFET miniaturisés à base de nanofils verticaux en silicium a été développé.

Tout d’abord, les nanofils verticaux ont été réalisés par une approche descendante via le transfert par gravure d’un masque de résine en Hydrogène Silsesquioxane (HSQ), réalisé par lithographie électronique à basse tension d’accélération. Une stratégie de dessin inédite dite «en étoile » a été développée pour définir des nanofils parfaitement circulaires. Les nanofils en Si sont obtenus par gravure plasma puis amincis par oxydation humide sacrificielle. Ce procédé permet d’obtenir des nanofils verticaux en Si avec des parois parfaitement anisotropes, une parfaite reproductibilité et un rendement maximal.

L’implémentation des MOSFETs sur les réseaux nanofils a été effectuée par l’ingénierie successive de couches minces nanométriques (conductrices et diélectriques). Dans ce cadre, un procédé innovant de réalisation de couches d’isolations en HSQ par gravure chimique contrôlée a démontré une excellente planéité associée à une rugosité de surface inférieure à 2 nm. Enfin, un procédé utilisant la photolithographie UV conventionnelle a été développé pour réaliser le transistor de longueur de grille nanométrique.  

Ces dispositifs ont démontré d’excellentes performances électriques avec des courants de conduction supérieurs à 600 µA/µm et une excellente maîtrise des effets de canaux courts (pente sous le seuil de 95 mV/dec et DIBL  à 25 mV/V) malgré l’extrême miniaturisation de la longueur de grille (15 nm). Enfin, nous présentons une première preuve de concept d’un inverseur CMOS à base de cette technologie à nanofils verticaux.

Abstract :

Mot(s)-clé(s) : MOSFET - nanoélectronique - nanofabrication - nanofils - silicium

Titre : GESTION DE LA QUALITE DE SERVICE DES SYSTEMES PUBLIER/SOUSCRIRE DEPLOYES SUR UN RESEAU MOBILE AD-HOC

Lieu et date : LAAS-CNRS - Salle Europe, Le 17 Decembre 2015 à 15h30

Candidat :
Imene LAHYANI ABDENNADHER (Groupe SARA)

E-mail : lahyani.imene@gmail.com

Jury :

DIRECTEURS DE THÈSE

Khalil DRIRA

Christophe CHASSOT

Mohamed JMAIEL

RAPPORTEURS

Habib YOUSSEF

Philippe ROOSE

MEMBRE

Michelle SIBILLA

Résumé :

Les réseaux MANET, grâce aux avancées technologiques ont vécu une évolution très importante. La mobilité continue et imprévue des noeuds dans ces réseaux crée un changement dynamique de topologie. Ce déplacement a bien évidemment un impact sur la qualité de service (QdS) du réseau. Dans cette situation, fournir une bonne QdS demeure un défi réel. Les systèmes publier/ souscrire, grâce au découplage tridimensionnel, ont été proposés et ont assuré la connectivité entre les parties communicantes dans le réseau mobile. L’objectif de cette thèse est la gestion de la QdS des systèmes publier/souscrire sur MANET. Ceci provoque un maintien permanent de la connectivité entre les parties communicantes du système. Plus précisément, les contributions de cette thèse, sont organisées autour de deux grands axes relatifs aux modules de monitoring et d’analyse de la QdS de ces systèmes dans un contexte ad-hoc. Ceci englobe les étapes de collecte des paramètres de QdS au cours du fonctionnement du système, et de détection des dégradations pouvant l’affecter. Contrairement `a ce qui existe dans la littérature, notre module d’analyse, basé sur des méthodes statistiques, repose sur des seuils adaptatifs qui tiennent en comptes de la dynamicit é du réseau et des changements affectant le contexte ad-hoc. En outre, le module d’analyse proposé offre `a l’utilisateur une variété de choix entre une analyse réactive, proactive et hybride. Notre module permet aussi une localisation des pannes une fois détectées ou prédites. Des expérimentations menées `a l’aide du simulateur Jist/Swans ont montré l’efficacité des modules développés. De plus, une mesure des paramètres de performance du système avant et après introduction des modules développés a montré leur efficacité.

Abstract :

Titre : Asservissement visuel coordonné de deux bras manipulateurs

Lieu et date : LAAS-CNRS - Salle Europe, Le 17 Decembre 2015 à 10h30

Candidat :
Renliw FLEURMOND (Groupe RAP)

E-mail : renliw.fleurmond@laas.fr

Jury :

DIRECTEURS DE THÈSE

Viviane CADENAT, UPS, Toulouse

Daniel SIDOBRE, UPS, Toulouse

RAPPORTEURS

Philippe FRAISSE, LIRMM, Montpellier

Youcef MEZOUAR, IFMA, Aubière

EXAMINATEURS

Nestor ARANA AREXOLALEIBA, Goi Eskola Politeknikoa, Mondragon

Patrick DANES, UPS, Toulouse

Résumé :

Nous nous intéressons ici au problème de la coordination de plusieurs bras manipulateurs au moyen de la vision. Après avoir étudié les  approches de commande dédiées à ce problème, notre première contribution a consisté à établir un formalisme basé sur l'asservissement visuel 2D. Ce formalisme permet de bénéficier des images fournies par une ou plusieurs caméras, embarquées ou déportées, pour coordonner  les mouvements d'un système robotique multi-bras. Il permet de plus d'exploiter la redondance de ce type de système pour prendre en compte des contraintes supplémentaires. Nous avons ainsi développé une stratégie de commande pour réaliser une tâche de manipulation coordonnée tout en évitant les butées articulaires et la perte des indices visuels. Afin d'aller plus loin et de tolérer les occultations, nous avons proposé des approches  permettant de reconstruire la structure des objets manipulés et donc les indices visuels qui les caractérisent. Enfin, nous avons validé nos travaux en simulation et expérimentalement sur le robot PR2.

Abstract :

We address the problem of coordinating a dual arm robot using one or several cameras. After proposing an overview of the control techniques dedicated to this problem, we develop a formalism allowing to coordinate the motions of several arms thanks to multi-cameras image based visual servoing. Our approach allows to benefit from the natural redundancy provided by the robotic system to take into account useful constraints such as joint limits and occlusions avoidance. We propose a strategy to deal with these tasks simultaneously.  Finally, to make our control more robust with respect to image losses, we reconstruct the structure of the manipulated objects and the corresponding visual features. To validate our approach, we use the formalism to make the dual arm PR2 robot recap a pen. Simulations and experimental results are provided.

Mot(s)-clé(s) : Asservissement visuel 2D - coopération - Coordination de Mouvements - Occultation - Redondance - Robotique de manipulation - vision

Titre : Sélection et composition flexible basée services abstraits pour une meilleure adaptation aux intentions des utilisateurs

Lieu et date : LAAS-CNRS - Salle Tourmalet, Le 17 Decembre 2015 à 10h00

Candidat :
Emna FKI (Groupe SARA)

E-mail : emna.fki@laas.fr

Jury :

DIRECTEURS DE THÈSE

Saïd TAZI

Mohamed JMAIEL

RAPPORTEURS

Ikram AMMOUS

Djamal BEN SLIMANE

MEMBRES

Philippe ROOSE

Thierry VILLEMUR

Khalil DRIRA

Résumé :

La méthode de conception des architectures orientées services (SOA) est basée sur des standards et permet de créer

une infrastructure informatique intégrée capable de répondre rapidement aux nouveaux besoins d’un utilisateur.

Réellement, il n’est pas toujours facile de trouver des services correspondant aux requêtes des utilisateurs. Par

conséquent, la composition des services satisfaisant la requête est un besoin grandissant de nos jours. La composition

de services implique la capacité de sélectionner, de coordonner, d’interagir, et de faire interopérer des services

existants. Elle constitue une tâche complexe. Cette complexité est due principalement au grand nombre de services

disponibles et à leur hétérogénéité puisqu’ils sont créés par des organisations différentes. Cette complexité est

renforcée quand il s’agit d’intégrer dynamiquement des services à la demande, et les composer automatiquement pour

répondre à des exigences qui ne sont pas réalisées par les services existants. En fait, une approche pour la

composition de services doit offrir le potentiel de réaliser des applications flexibles et adaptables, en sélectionnant et

en combinant les services de manière appropriée sur la base de la requête et du contexte de l’utilisateur. Dans cette

perspective, différentes approches ont été développées pour la composition de services. Cependant, la plupart des

processus de composition ont tendance à être statique et non flexible dans le sens où ils n’ont pas la capacité de

s’adapter aux besoins des utilisateurs. Dans cette thèse, nous proposons une approche de composition dans laquelle la

génération du schéma de composition est effectuée en partie au moment de l’exécution en ayant recours aux services

abstraits fournis au moment de la conception. L’utilisation des services abstraits permet une certaine flexibilité et

adaptabilité sans avoir besoin de construire une composition de services à partir de zéro au moment de l’exécution. Le

processus de composition que nous proposons se compose principalement de quatre étapes. La première étape prend

une structuration des besoins de l’utilisateur matérialisée par un graphe d’intentions et l’enrichit pour expliciter les

relations implicites. Le résultat de cette étape permet de générer un schéma de composition initial en construisant le

flux de contrôle déduit du graphe des intentions enrichi, puis en sélectionnant les services abstraits adéquats. Le choix

de ces services est basé sur le matching sémantique et le degré d’affinité sémantique entre les services abstraits. La

troisième étape consiste à générer le schéma de composition final à l’aide d’un mécanisme de raffinement des services

abstraits en utilisant des techniques de matching sémantique et en tenant compte du contexte de l’utilisateur. Enfin, le

plan d’exécution est généré en tenant compte des contraintes non-fonctionnelles fournies dans la spécification des

intentions.  

Abstract :

Titre : Unsupervised Gaussian Mixture Models for the Classification of Outdoor Environments Using 3D Terrestrial Lidar Data

Lieu et date : LAAS-CNRS - Salle de Conférences, Le 28 Janvier 2016 à 10h30

Candidat :
Artur Maligo (Groupe RIS)

E-mail : artur.maligo@laas.fr

Jury :

DIRECTEUR DE THÈSE

Simon Lacroix, LAAS/CNRS

RAPPORTEURS

Olivier Aycard, LIG

Paul Checchin, Institut Pascal

EXAMINATEUR

Michel Devy, LAAS/CNRS

Résumé :

The processing of 3D lidar point clouds enable terrestrial autonomous mobile robots to build semantic models of the outdoor environments in which they operate. Such models are interesting because they encode qualitative information, and thus provide to a robot the ability to reason at a higher level of abstraction. At the core of a semantic modelling system, lies the capacity to classify the sensor observations. We propose a two-layer classi- fication model which strongly relies on unsupervised learning. The first, intermediary layer consists of a Gaussian mixture model. This model is determined in a training step in an unsupervised manner, and defines a set of intermediary classes which is a fine-partitioned representation of the environment. The second, final layer consists of a grouping of the intermediary classes into final classes that are interpretable in a considered target task. This grouping is determined by an expert during the training step, in a process which is supervised, yet guided by the intermediary classes. The evaluation is done for two datasets acquired with different lidars and possessing different characteristics. It is done quantita- tively using one of the datasets, and qualitatively using another. The system is designed following the standard learning procedure, based on a training, a validation and a test steps. The operation follows a standard classification pipeline. The system is simple, with no requirement of pre-processing or post-processing stages.

Abstract :

Titre : Synthèse de commande pour des réseaux de communication énergétiquement performants

Lieu et date : LAAS-CNRS - Salle de Conférences, Le 15 Janvier 2016 à 10h00

Candidat :
Wael Zouaoui (Groupe SARA/MAC)

E-mail : wzouaoui@laas.fr

Jury :

DIRECTEURS DE THÈSE

Carolina Albea Sanchez, UPS, Toulouse

Yann Labit, UPS, Toulouse

RAPPORTEURS

Daniel Simon, INRIA, Montpellier

Abdelhamid Mellouk, UPEC, Paris

EXAMINATEURS

Thierry Gayraud, UPS, Toulouse

Laurent Gallon, UPPA, Pau

Résumé :

Les outils informatiques (routeurs, calculateurs de haute capacité et de puissance) sont des consommateurs accrus d’énergie. Déjà pris en compte dans les réseaux mobiles, la question de l’énergie commence juste à être prise en compte pour les systèmes « fixes » à grande échelle qui atteignent de nos jours des tailles impressionnantes.
L’objectif de cette thèse est de traiter le problème de la consommation de l’énergie dans les réseaux de communication : fournir des performances de qualité (de service) tout en contrôlant la puissance consommée du système. On voit clairement apparaître les notions de compromis, de critères à maximiser ou minimiser et donc de corrections de paramètres (ressources physiques à contrôler), de trafic réseau à gérer, notions que l’on imagine exprimer grâce à l’Automatique moderne. Le but est de concevoir des systèmes énergétiquement performants tout en gardant les performances de qualité de service.
La première tâche est de trouver un modèle dynamique d’un système de réseau de communication composé par un ensemble de routeurs interconnectés. A partir de ce modèle,il sera possible faire une commande optimale qui optimise la performance et l’énergie consommée dans le réseau. La commande doit prendre en compte les problèmes classiques des réseaux de communication comme : les retards dans le réseau, la variations paramétriques du modèle et les possibles perturbations externes, comme la variabilité et l’hétérogénéité du trafic, la gestion des ressources. . .Par conséquent, la commande exprimée sous forme de contrôles de flux et d’admission doit être, en même temps, optimale et robuste.
Pour valider le travail exploratoire de cette thèse, nous souhaitons nous appuyer sur les simulateurs NS-2 et Matlab, puis la plate-forme d’expérimentation réseau « Laas-NetExp » et dans le cadre du projet « ADREAM » pour valider les approches.

Abstract :

Titre : Approche d'intégrité bout en bout pour les communications dans les systèmes embarqués critiques : application aux systèmes de commande de vol d'hélicoptères

Lieu et date : LAAS-CNRS - Salle de Conférences, Le 13 Janvier 2016 à 10h00

Candidat :
Amira Zammali (Groupe TSF)

E-mail : amira.zammali@laas.fr

Jury :

DIRECTEURS DE THÈSE

Agnan DE BONNEVAL , Université Toulouse 3 Paul Sabatier

Yves CROUZET , LAAS CNRS

RAPPORTEURS

Simon COLLART-DUTILLEUL , IFSTTAR (Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l?Aménagement et des

Pedro Joaquin GIL VICENTE , Université Polytechnique de Valence (Espagne)

EXAMINATEURS

Lorena ANGHEL, INP de Grenoble

Jean-Paul BLANQUART, Airbus Defence and Space

Pascal IZZO, Airbus Helicopters

Yann LABIT, Université Toulouse 3 Paul Sabatier

Résumé :

Dans les systèmes embarqués critiques, assurer la sûreté de fonctionnement est primordial du fait, à la fois, des exigences en sûreté dictées par les autorités de certification et des contraintes en sûreté de ces systèmes où des défaillances pourraient conduire à des évènements catastrophiques, voire la perte de vies humaines. Les architectures de ces systèmes sont aujourd’hui de plus en plus distribuées, s’appuyant sur des réseaux numériques complexes, ce qui pose la problématique de l’intégrité des communications. Dans ce contexte, nous proposons une approche bout en bout pour l’intégrité des communications, basée sur le concept du « canal noir » introduit par l’IEC 61508. Elle utilise les codes détecteurs d'erreurs CRC, Adler et Fletcher. Selon le niveau de redondance des systèmes, nous proposons une approche multi-codes (intégrité jugée sur un lot de messages) pour les systèmes dotés d’un niveau de redondance important et une approche mono-code (intégrité jugée sur chaque message) pour les autres cas. Nous avons validé ces propositions par des expérimentations évaluant le pouvoir de détection intrinsèque de chaque code détecteur et la complémentarité entre ces code en termes de pouvoir de détection, ainsi que leurs coûts de calcul avec une analyse de l’impact du type de leur implémentation et de l’environnement matériel (standard et embarqué : processeurs i7, STM32, TMS320C6657 et P2020). L’approche mono-code a été appliquée à un cas d’étude industriel : les futurs systèmes de commande de vol d’Airbus Helicopters.

Abstract :

In critical embedded systems, ensuring dependability is crucial given both dependability requirements imposed by certification authorities and dependability constraints of these systems where failures could lead to catastrophic events even loss of human lives. The architectures of these systems are increasingly distributed deploying complex digital networks which raise the issue of communication integrity. In this context, we propose an end to end approach for communication integrity. This approach is based on the “black channel” concept introduced by IEC 61508. It uses error detection codes particularly CRC, Adler and Fletcher. Depending on the redundancy level of targeted systems, we propose a multi-codes approach (integrity of a set of messages) for systems with an important redundancy level and a single-code approach (integrity per message) for the other cases. We validated our proposals through experiments in order to evaluate intrinsic error detection capability of each error detection code, their complementarity in terms of error detection and their computational costs by analyzing the impact of the type of implementation and the hardware environment (standard or embedded: i7, STM32, TMS320C6657 and P2020 processors). The single-code approach was applied to an industrial case study: future flight control systems of Airbus Helicopters.

Mot(s)-clé(s) : codes détecteurs d’erreurs - intégrité bout en bout - intégrité des communications - réseaux de communication numériques - sureté de fonctionnement - systèmes de commande de vol - systèmes embarqués critiques

Titre : Recherche de flots stables dans des réseaux de transport multi-agents

Lieu et date : LAAS-CNRS - Salle de Conférences, Le 19 Janvier 2016 à 10h15

Candidat :
Nadia CHAABANE (Groupe ROC)

E-mail : nadia.chaabane@laas.fr

Jury :

DIRECTEURS DE THÈSE

Cyril BRIAND, Professeur, Université Paul Sabatier, Toulouse

Marie-José HUGUET, Maître de conférences , INSA, Toulouse

RAPPORTEURS

Mourad BAIOU, Chargé de recherche, ISIMA, Clermont-Ferrand

Martine LABBE, Professeur, Université Libre de Bruxelles

EXAMINATEURS

Dominique QUADRI , Maître de conférences, Université Paris-Sud

Aziz MOUKRIM, Professeur, Université de Technologie de Compiègne

Ameur SOUKHAL, Professeur, Ecole Polytechnique de l'Université de Tours

Résumé :

Nous considérons dans ce travail, des problèmes d'optimisation dans des graphes de flot multi-agent. Trois types d'agents sont considérés : les agents producteurs, transporteurs et usagers et différentes variétés de topologies de réseaux sont abordées. Chaque agent transporteur contrôle la capacité d'un ensemble de routes élémentaires (arcs), ayant chacun une capacité qui peut être augmentée jusqu'à une valeur maximale moyennant un cout fixé. Les autres agents (i.e., usagers/producteurs) sont intéressés par la maximisation du flot qu'ils reçoivent. Dans ce but, ces derniers offrent une récompense aux agents transporteurs, cette récompense est proportionnelle à la valeur du flot reçu. Ce contexte multi-agent particulier est appelé jeu expansion de réseau multi-agent. La stratégie d'un agent transporteur consiste à décider de la capacité de ses arcs sachant qu'un coût supplémentaire est encouru pour toute expansion unitaire de capacité. Il reçoit en contrepartie une part de la récompense. Il est intéressé par la maximisation de son profit et se comporte en conséquence. En outre, la stratégie d'un agent producteur/usager consiste à décider de la politique de partage de sa récompense afin de maximiser le flot qu'il reçoit. Le flot total réalise dépend finalement des stratégies de tous les agents. Dans ces jeux d'expansion de réseau multi-agent, nous nous intéressons à caractériser des stratégies stables (i.e., Equilibre de Nash) selon diverses hypothèses. En se basant sur cette caractérisation, différents cas sont définis et étudiés. L'analyse de la complexité de quelques problèmes de décision est présentée dans ce manuscrit. Nous nous intéressons particulièrement au problème de recherche d'un équilibre de Nash qui maximise la valeur du flot total circulant dans le réseau. Nous montrons que ce problème est NP-difficile au sens fort et nous montrons comment une telle stratégie peut être caractérisée par des chemins spécifiques dans des graphes résiduels. Nous proposons également un programme linéaire à variables mixtes (PLM) qui résout le problème dans le cas d'un seul agent producteur/usager et un ensemble d'agents transporteurs. Des résultats expérimentaux sont fournis pour prouver l'efficacité de notre approche.

Abstract :

In this work, multi-agent network flow problems are addressed Three types of agents are considered, namely the producer, transportation and customer agents and various network topologies are tackled. Every transportation agent controls the capacities of a set of elementary routes (arcs), each one having a capacity that can be increased up to a certain point at a given cost. The other agents (i.e., customers/producers) are interesting in maximizing their flow of products. For that aim, we assume that they offer to the transportation agents a reward that is proportional to the realized ow value. This particular multi-agent framework is referred to as a multi-agent network expansion game. The transportation agent's strategy consists in deciding upon the capacity of its arcs, an extra-cost being incurred for any capacity expansion. It receives in return a part of the total reward. It is interested in the maximization of its profit and behaves accordingly. Besides that, the producers/customers' strategies consist in deciding the sharing policy for their reward for maximizing their own flow of products. The total network flow value eventually depends on all agents' strategies. We take interest in characterizing and finding particular stable strategies (i.e., Nash Equilibria) that are of interest for this game under various assumptions. Based on this characterization, several cases are defined and studied. The analysis of the complexity of some decision problems is made. We particularly focus on the problem of finding a Nash Equilibrium that maximizes the value of the total flow. We prove that this problem is NP-hard in the strong sense and show how such a strategy can be characterized considering paths in specific reduced agent-networks. We also provide a mixed integer linear programming (MILP) formulation that solves the problem in the case of a single producer/customer agent and a set of transportation agents. Computational experiments are provided to prove the effectiveness of our approach.

Mot(s)-clé(s) : complexité - equilibre de Nash - jeu d'expansion - programmation linéaire mixte - réseau de flot multi-agent

Titre : Segmentation automatique d'images sur des critères géométriques, application à l'inspection visuelle de produits agroalimentaires

Lieu et date : LAAS-CNRS - Salle de Conférences, Le 25 Janvier 2016 à 10h30

Candidat :
Pierre DUBOSCLARD (Groupe RAP)

E-mail : pierre.dubosclard@laas.fr

Jury :

DIRECTEURS DE THÈSE

Michel DEVY, Directeur de Recherche, LAAS-CNRS

Ariane HERBULOT, Maître de Conférences, Université Paul Sabatier, Toulouse

RAPPORTEURS

Xavier DESCOMBES, Directeur de Recherche, INRIA Sophia Antipolis

Thierry FOURNEL, Professeur, Université Jean Monnet, Saint-Etienne

EXAMINATEURS

David FOFI, Professeur, Université de Bourgogne, Le Creusot

Frédéric LERASLE, Professeur, Université Paul Sabatier, Toulouse

CO-ENCADRANT

Hubert KONIK, Maître de Conférences, Université Jean Monnet, Saint-Etienne

Stanislas LARNIER, Chercheur, LAAS-CNRS

Olivier CABROL, Ingénieur, ALPHA MOS

Hervé LECHAT, Ingénieur, ALPHA MOS

Résumé :

À l’échelle mondiale, la récolte de céréales atteint plusieurs milliards de tonnes chaque année. Les producteurs céréaliers échangent leurs récoltes selon un prix déterminé par la qualité de leur production. Cette évaluation, appelée agréage, est réalisée pour chaque lot sur un échantillon jugé représentatif. La difficulté au cours de cette évaluation est de parvenir à parfaitement caractériser l'échantillon. Il faut pour cela qualifier chacun de ses éléments, en d'autres termes, il est nécessaire d'évaluer chaque grain de céréale de manière individuelle. Cette opération est historiquement réalisée par un opérateur qui isole chaque grain manuellement pour l’inspecter et l'évaluer. Ce procédé est exposé à différents problèmes : d'une part les résultats obtenus par un opérateur ne sont pas parfaitement répétables : son état de fatigue visuelle peut influencer son appréciation ; d'autre part l'évaluation dépend de l'opérateur : elle n'est pas reproductible, les résultats peuvent varier d'un opérateur à l'autre. Cette thèse a donc pour but de mettre au point un système capable de réaliser cette inspection visuelle.
Le système d’acquisition est présenté dans un premier temps. Cette enceinte contient les dispositifs d’éclairage et d’acquisition d’images. Différents outils ont été mis en œuvre pour s’assurer de la justesse et de la stabilité des acquisitions. Une méthode d’apprentissage de modèles de forme est ensuite présentée : elle a pour but de définir et de modéliser le type de forme des grains de l’application considérée (blé, riz, orge). Cette étape est réalisée sur une image d’objets isolés. Deux méthodes de détection sont ensuite présentées : une approche déterministe et une approche probabiliste. Ces deux méthodes, mises au point pour segmenter les objets d’une image, utilisent des outils communs bien qu’elles soient conçues différemment. Les résultats obtenus et présentés dans cette thèse démontrent la capacité du système automatique à se positionner comme une solution fiable à la problématique d’inspection visuelle de grains de céréales.

Mot(s)-clé(s) : Inspection - Méthodes probabilistes - segmentation - traitement d'image

Titre : Dispositif microfluidique pour la quantification de sous-populations de cellules

Lieu et date : Faculté de Pharmacie - Salle de Conseil, Le 27 Janvier 2016 à 10h00

Candidat :
Remi Manczak (Groupe N2IS)

E-mail : remi.manczak@laas.fr

Jury :

DIRECTEURS DE THÈSE

Karine Reybier, Directeur de Recherche, MCU UPS Toulouse, Pharma-Dev

Anne-Marie Gué, Directeur de Recherche, LAAS-CNRS, Toulouse

RAPPORTEURS

Vincent Senez, Directeur de Recherche, IEMN, Lille

Jean-Louis Marty, Professeur, Laboratoire Images, Université de Perpignan

EXAMINATEURS

Marie Frénéa-Robin , Directeur de Recherche, MCU Université Claude Bernard, Lyon 1

Patrice Simon, Professeur, CIRIMAT, UPS Toulouse

INVITÉ

Jean Jacques Fournié, Directeur de Recherche, DR INSERM, CRCT, Toulouse

Paul Louis Fabre, Professeur, UPS Toulouse, Pharma-Dev

Résumé :

La détection quantitative de cellule est généralement réalisée par cytométrie en flux en raison de sa haute sensibilité, cependant cette technique est difficile à mettre en œuvre pour des analyses de routine ou des analyses au chevet du patient. Les méthodes électrochimiques et en particulier la spectroscopie d’impédance électrochimique ont gagné en popularité en raison de la possibilité de réaliser des analyses sans marquage et de miniaturiser les systèmes d’analyse pour une intégration sur puce. De plus, les avancées récentes dans le domaine des technologies de microfabrication ont permis de développer des électrodes micrométriques ayant de nombreux avantages tels que des hautes impédances dues à des courants très faibles ainsi que la possibilité de les intégrer dans des systèmes microfluidiques. L’objectif de ce travail de thèse se concentre sur la réalisation et l’optimisation de dispositifs microfluidiques contenant les systèmes d’électrodes pour le piégeage immunologique et le comptage impédimétrique de monocytes pro-inflammatoires, marqueurs d’une infection. Compte tenu de l’influence du taux de recouvrement de la surface sur la sensibilité, plusieurs géométries d’électrodes ont été testées. Les meilleures sensibilités et reproductibilités ont été obtenues dans le cas de microélectrodes interdigitées ayant de faibles espaces inter-électrodes (50 µm). D’autre part les études ont également permis de montrer dans ce cas, que la gamme de concentration cellulaire pour laquelle la sensibilité était maximale dépendait de la surface de l’électrode. Les électrodes de plus petites surfaces ont permis d’atteindre une limite de détection inférieure à  10 cellules/mL. De plus, compte tenu de la grande sensibilité des dispositifs ainsi réalisés, ces systèmes ont également été testés pour la caractérisation d’interaction récepteurs-ligands à partir de cellules entières. Ces études ont permis de mettre en évidence l’interaction de cellules CHO exprimant le récepteur A2a à des ligands c-di-AMP pour de très faibles concentrations cellulaires.

Mot(s)-clé(s) : diagnostic - immunocapteur - microélectrodes interdigitées - microfluidique - sensibilité - Spectroscopie d’Impédance Electrochimique

Titre : Improving cooperation between Systems Engineering and Project Management in engineering projects - Towards the Alignment of Systems Engineering and Project Management Standards and Guides

Lieu et date : LAAS-CNRS - Salle de Conférences, Le 15 Fevrier 2016 à 10h00

Candidat :
Rui XUE (Groupe ISI)

E-mail : rui.xue@laas.fr

Jury :

DIRECTEURS DE THÈSE

Claude BARON, Professeur, INSA Toulouse

Philippe ESTEBAN, Maître de Conférences, UT3-PS

RAPPORTEURS

Eric BONJOUR, Professeur, Université de Lorraine

Jian-Bo YANG, Professeur, Université de Manchester (UK)

EXAMINATEUR

Benoît EYNARD, Professeur, Université de Technologie de Compiègne

Résumé :

L’ingénierie système et le management de projet sont deux disciplines essentielles dans l'industrie, et représentent deux facteurs essentiels pour la réussite des projets. Cependant, depuis de nombreuses années, s’est établie une barrière culturelle entre les praticiens de l'ingénierie des systèmes et ceux de la gestion de projet. Alors que l'ingénierie des systèmes s’intéresse aux éléments techniques, le management de projet a la responsabilité globale du projet ; de ce fait, certains considèrent que leurs activités sont indépendantes plutôt que de les considérer comme des parties d’un tout. Par conséquent, le travail coûte souvent plus, prend plus de temps, et fournit une solution non optimale pour le client. Alors comment faire pour supprimer les barrières entre les différentes équipes, les pratiques et les connaissances, afin de prendre les décisions dans le projet sur la base des vues intégrées de ces parties prenantes ? La réponse à cette question est essentielle pour assurer le succès du projet et améliorer la performance en entreprise. Cette thèse se place à l'intersection de plusieurs disciplines, notamment l’ingénierie système et le management de projet. Elle promeut le développement collaboratif de systèmes multi-technologies et la prise de décision partagée entre les parties prenantes. Notre premier objectif porte sur l'harmonisation des descriptions des processus du management de projet et d'ingénierie des systèmes sur la base des normes et guides de bonnes pratiques internationaux. Notre proposition est d'élaborer un cadre de processus fondamentaux et alignés pour supporter le management des processus d’ingénierie système qui peut être adapté à des entreprises de profils différents (PME, ETI ou grands groupes). Pour cela, nous comparons les cinq normes et guides d'ingénierie des systèmes (ANSI/EIA 632, ISO/IEC 15288, IEEE 1220, INCOSE Handbook et Sebok) et les trois normes et guides de gestion de projets (PMBoK, ISO 21500, ISO/IEC 29110) afin d'évaluer la cohérence de ces documents de référence en ce qui concerne les processus qu'ils décrivent et qui sont impliqués dans l'ensemble du projet. Au-delà de l'intégration des pratiques par l'utilisation de ce cadre, nous offrons aussi aux ingénieurs systèmes et managers un ensemble d'indicateurs qu'ils peuvent partager afin de faciliter la coopération entre eux et leur permettre une prise de décision collaboration dans le suivi et le pilotage des projets. Les indicateurs sont évalués à la fois par les ingénieurs systèmes et les managers et leur importance est décidée collaborativement à l’aide d’une méthode multicritère d’aide à la décision (AHP). Ensuite, sur la base des valeurs des indicateurs, les méthodes du chemin critique (CPM) et de gestion adaptative de la valeur acquise (EVM) sont utilisées pour évaluer l’avancement du projet et du développement du système. Quatre indices sont ainsi définis pour supporter le processus de prise de décision tout au long du projet afin de permettre la prise de décisions collaborative et de rendre celle-ci plus rationnelle.

Abstract :

In a highly competitive economic context, companies need to improve their performance in entire life cycle of a product. It is often found that company organization leads to segregation between systems engineering and project management, with the result that decision-making is sometimes misguided and may compromise project execution, whereas, although they each have specific visions and targets, these disciplines are nonetheless intended to serve a common objective, which is to satisfy the customer. So it is an important issue to facilitate their adoption and their joint deployment within the company, in order to improve decision-making in engineering projects. The proposal of the thesis involves bringing systems engineering and project management closer together in order to help both systems engineers and project managers assess the project progress. Based on this assessment, they can adjust the project policy dynamically through the project life cycle. In this thesis, we first harmonize the standards and guides from systems engineering and project management domains and define an integrated process groups organized into 3 groups of processes. Then we identify a set of key indicators related to these process groups, indicators are then valuated and give the evaluation of the indicator based on the analytic hierarchy process method to integrate the views of systems engineers and project managers in an additional way. On the basis of these indicators, we use the critical path method and earned value management method to assess the project progress values and define two project indexes to assess and insight the project progress easier.

Mot(s)-clé(s) : Decision support system - Engineering design process - Project Management - Systems Engineering

Titre : De l'ingénierie de contacts métalliques aux transistors 3D à grille entourante : Architectures alternatives pour MOS nanométriques

Lieu et date : LAAS-CNRS - Salle de Conférences, Le 11 Fevrier 2016 à 10h30

Candidat :
Guilhem LARRIEU (Groupe MPN)

E-mail : guilhem.larrieu@laas.fr

Jury :

RAPPORTEURS

Thomas Ernst, Directeur Scientifique, CEA-Leti, Grenoble

Cristell Maneux, Professeur, IMS, Bordeaux

Dimitris Tsoukalas, Professeur, NTUA, Athènes, Grèce

EXAMINATEURS

Adrian Ionescu, Professeur, EPFL, Lausanne, Suisse

Stephane Monfray, Responsable projet, STMicroelectronics, Crolles

Frédéric Morancho, Professeur, Université de Toulouse III Paul Sabatier

GARANT

Filadelfo Cristiano, Directeur de Recherche, LAAS-CNRS

INVITÉ

Liviu Nicu, Directeur de Recherche, LAAS-CNRS

Résumé :

Lors des 40 dernières années, la technologie CMOS a permis une véritable révolution dans le traitement de l’information, sans cesse amélioré grâce à la diminution continue des dimensions des composants. L’évolution récente a conduit à la réduction des dimensions critiques des transistors tendant vers des points de blocage (rapidité, mécanismes physiques régis par des effets de surface, perte de contrôle électrostatique…) imposant des efforts accrus pour faire émerger des solutions technologiques alternatives. Dans ce contexte, deux architectures particulières seront présentés : (i) transistors MOS à contacts source/drain métalliques permettant un fonctionnement limitant les chutes de tension au niveau des zones d’accès et (ii) des transistors à nanofils à une grille enrobante offrant un contrôle électrostatique du canal optimal tout en minimisant l’encombrement. Dans un deuxième temps, des perspectives de recherche seront déclinées sous deux axes : (i) transistors 3D à nanofils III-V pour des applications faiblement énergivores pour les nœuds technologiques sub-7nm et (ii) dispositifs à nanofils pour les applications de détection biochimiques.

Abstract :

Titre : Méthodes d'évaluation multidimensionnelle et de travail collaboratif pour le développement des technologies de prévention de la dépendance des sujets âgés

Lieu et date : LAAS-CNRS - Salle Europe, Le 21 Mars 2016 à 10h00

Candidat :
Antoine PIAU (Groupe N2IS)

Jury :

DIRECTEURS DE THÈSE

Eric Campo, Professeur des Universités de Toulouse, UT2J, LAAS-CNRS

Fati Nourhashemi, Professeur des Universités - Praticien Hospitalier, CHU Toulouse, Gérontopôle

RAPPORTEURS

Jacques Duchêne, Professeur des Universités, Université de Troyes

Olivier Guérin, Professeur des Universités - Praticien Hospitalier, Université de Nice

EXAMINATEURS

Vincent Rialle, Maître de Conférence - Praticien Hospitalier , Université de Grenoble

Arnaud Benhamou, Ingénieur, ACTIA

Résumé :

Prévenir la dépendance des personnes âgées paraît une nécessité. Les nouvelles technologies pourraient améliorer la qualité du diagnostic médical, les stratégies d’intervention à domicile mais également l’utilisation des ressources humaines et matérielles. La mise en œuvre de telles technologies nécessite une évaluation globale qui consiste à examiner les conséquences de l’usage d’une technologie sur les individus et sur la société. Il n’existe pas de recommandations pour définir les règles de cette évaluation, notamment en situation d’utilisation. Cette absence de réflexion multidimensionnelle précoce au cours du processus de développement technologique aboutit bien souvent à des outils non pertinents ou non applicables. L’objectif de ce travail de thèse est de mettre en place des grandes lignes d’une méthode d’évaluation multidimensionnelle et de travail coopératif dans le domaine des technologies appliquées à la santé et plus particulièrement à la prévention de la perte d’autonomie.

Abstract :

Taking into account the loss of independence of the elderly should be preferred to merelycoping with it. Home-deployed technological device could provide early and accuratediagnosis, alerts, and interventions and improve patient’s management efficiency. This couldalso preserve economical and human resources. Deployment of such technological devicesfor health supposes a rigorous and global evaluation. This consists of evaluating technologyconsequences on individuals but also on health system and society. There are norecommendations to define evaluation rules, no specific health norms, particularly in reallife use. This lack of early multidimensional thinking during technology development oftenleads to irrelevant or unworkable tools. The main objective of this thesis is to buildmultidimensional working and evaluation methodology for health technologies and moreprecisely for technologies aiming to prevent loss of autonomy.

Mot(s)-clé(s) : évaluation - dépendance - fragilité - méthode - prévention - technologies

Titre : Conception et prototypage d'un système complet pour la surveillance du grain dans les silos de stockage.

Lieu et date : LAAS-CNRS - Salle Europe, Le 05 Avril 2016 à 10h30

Candidat :
Fehd BETTAHAR (Groupe N2IS)

Jury :

DIRECTEURS DE THÈSE

Eric CAMPO, Professeur des Universités de Toulouse, UT2J, LAAS-CNRS

Daniel ESTEVE, Directeur de Recherche Emérite, LAAS-CNRS

RAPPORTEURS

Corinne DEJOUS, Professeur des Universités, Université de Bordeaux

Roger REYNAUD, Professeur des Universités, Université de Paris-Sud

EXAMINATEURS

Christophe PIJOLAT, Professeur des Universités, Ecole des Mines, Saint-Etienne

Amadou NDIAYE, Ingénieur de Recherche, INRA

René CHELLE, Ingénieur, PDJ AB7 Innovation

Résumé :

Ce travail s'inscrit dans un programme coopératif, nommé ECOSILO, qui vise la surveillance du grain dans les silos de stockage. L'objectif principal de la thèse est de concevoir et de prototyper des solutions alternatives écologiques à l'utilisation systématique et massive de produits insecticides. Il s'agit donc d'une démarche largement pluridisciplinaire dans laquelle nous avons eu en charge d'imaginer un système complet de surveillance : détection au plus tôt des infestations et commande automatique de la diffusion d'attractifs puis d'insecticides. 

Notre proposition est fondée sur une logique de protection intégrée et privilégie la prévention et la détection précoce d'éventuelles infestations, ce afin de préserver les stocks et d'éviter d'atteindre un stade de perte économique trop élevé. Son originalité fondamentale réside dans la proposition d'un modèle prédictif du développement de l'infestation qui consiste à coupler un modèle du comportement thermique du silo avec un modèle biologique décrivant la croissance des insectes. Il est ainsi possible, avec l'appui de données complémentaires météorologiques, d'anticiper le développement des insectes et de lancer des alarmes préventives. Cette solution est accompagnée de développements électroniques et informatiques plus spécifiques de la surveillance continue des silos : un système de détection à l'entrée des silos ; une surveillance sur la partie haute du tas de grain la plus chaude ; une surveillance du tas de grains dans toute sa hauteur. Ces développements mettent en œuvre des modes de détections multiples (température, humidité, sonde acoustique, CO2). Toutes ces contributions techniques sont intégrées sous la forme d'un système complet de surveillance équipé d'une interface utilisateurs qui répond aux exigences du projet global ECOSILO. Les vérifications fonctionnelles ont été réalisées en laboratoire et sur site réel. Nous concluons sur les perspectives ouvertes par ce travail.

Abstract :

This work is part of a cooperative program named ECOSILO, whose main objective is to design and prototype ecological alternatives to the systematic and massive use of insecticides. This is therefore a largely multidisciplinary approach, in which we were in charge to conceptualize a comprehensive monitoring system to: provide an earlier detection of infestations and put in place an automatic control of the attractive and insecticides diffusion.

Our proposal is based on logic of integrated pest management (IPM) and focuses on the prevention and early detection of possible infestations, in order to preserve stocks and avoid reaching high level of economic loss. Its fundamental originality lies in the proposition of a predictive model of the infestation development, which consists of coupling a thermal model of the silo with a biological model describing the insect’s growth. It is thus possible, with the support of additional meteorological data, to anticipate the development of insects and to initiate preventive alarms. This solution is accompanied by more specific electronic and computer monitoring developments in silos which are: A detection system at the entrance of silos; a supervision of the top of the hottest heap of grain; a monitoring of the heap of grain in its entire height. These developments are implementing multiple detection modes (temperature, humidity, acoustic probe, CO2). All these technical contributions are incorporated in the form of a comprehensive monitoring system equipped with a user interface that meets the requirements of the overall project ECOSILO. The functional checks have been performed in the laboratory and on real site. We conclude on the perspectives opened by this work.

Mot(s)-clé(s) : aide à la décision - automated learning - behavioral model - capteurs répartis - cereal protection - decision support - distributed sensors - modèle comportemental - multisensory monitoring system - protection de céréales - Système de surveillance multi-sensorielle