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RAPPORT D’ACTIVITÉ 2014
MANUFACTURING AVANCÉ
SMART CITY
SANTÉ
MÉDECINE PERSONNALISÉE
SMART LIFE
BIG DATA
SYSTÈMESEMBARQUÉS
RAYONNEMENTSIONISANTS
CYBERSÉCURITÉ
INTELLIGENCEAMBIANTE
USINE DU FUTUR SÉCURITÉ
Le CEA LIST, institut Carnot,
développe une recherche
technologique dédiée aux
systèmes numériques intelligents.
Il a pour mission de CONTRIBUER
À LA COMPÉTITIVITÉ
DES ENTREPRISES GRÂCE
À L’INNOVATION TECHNOLOGIQUE.
Il compte plus de 700 collaborateurs.
Il accompagne chaque année
une centaine d’entreprises
françaises et étrangères de tous
secteurs d’activité, et dépose
en moyenne 65 brevets par an.
Ses domaines d’activité :
– Manufacturing avancé.
– Systèmes embarqués.
– Intelligence ambiante.
– Maîtrise des rayonnements
ionisants pour la santé.
18
12
6
263238
Editorial
par Karine Gosse, directrice
de l’institut CEA LIST
Un socle industriel solide, une ouverture réussie
Le CEA LIST a connu en 2014 une nouvelle croissance de
son activité. Elle s’est concrétisée par de nouveaux accords
de R&D avec des industriels, et par le renforcement de nos
grands partenariats structurants avec Airbus, Bureau Veritas,
Ericsson, Safran et Technip.
Autour de ce socle solide, qui confirme la pertinence
de nos choix technologiques, l’Institut a accru
son rayonnement et son ouverture nationale et internationale.
Ainsi, nous avons ouvert un showroom de 270 m2.
Il présente à travers une vingtaine de démonstrateurs
des mises en scène concrètes et interactives de nos travaux.
C’est un lieu d’inspiration et de créativité pour les industriels
qui souhaitent innover.
Nous avons inauguré notre plateforme DOSEO, dédiée
à la formation et à la recherche en radiothérapie. Cet outil
unique en France héberge déjà un industriel et a signé
des accords de R&D avec deux autres. Des projets sont
en cours avec l’INSTN (1) et le LNE (2).
Le CEA LIST a rejoint en tant que membre la nouvelle
Université Paris-Saclay, ses 10 000 enseignants-chercheurs
et ses 60 000 étudiants. L’occasion de lancer des projets
d’excellence avec des laboratoires de recherche de premier
plan, notamment dans les technologies de l’information
et de la communication.
Enfin, hors de nos frontières, le CEA LIST a enregistré
un taux de succès exceptionnel sur ses propositions de projets
européens en transport, sécurité, métrologie, énergie,
technologies émergentes… Un signal de bon augure avant
notre ouverture vers les Etats-Unis et le Japon, prévue
en 2015.
(1) Etablissement public d’enseignement supérieur du CEA (2) Laboratoire National de métrologie et d’Essais
“…hors de nos
frontières,
le CEA LIST
a enregistré un
taux de succès
exceptionnel.
Un signal
de bon augure
avant notre
ouverture vers
les Etats-Unis
et le Japon.”
Rapport d’activité 2014
3
/ S O M M A I R E/STRATÉGIE 6
Développer la compétitivité des entreprises 6
Innover avec le CEA LIST 8
Une innovation orientée efficacité industrielle 10
Chiffres-clés 12
Résultats industriels 13 Usine du futur
Sécurité, cybersécurité
Smart city, smart life
Médecine personnalisée
Sommaire
/ S O M M A I R E
/NOS STARTUPSQuoi de neuf ?
Organigramme 44 Index 45
Manufacturing avancé 18Usine du Futur | Inspection 20 Usine du Futur | Assistance 22
Instrumentation et Métrologie 24
Intelligence ambiante 32Big data 34
Capteurs intelligents 36
et interactions
Rayonnements ionisants
pour la santé 38Dosimétrie et modélisation 40
Systèmes embarqués 26Composants et mobilité 28
Logiciels et systèmes 30
/R&D 18
42
Rapport d’activité 2014
5
/ S T R A T É G I EDévelopper la compétitivité des entreprisesLe CEA LIST est un institut de CEA Tech, le pôle de recherche technologique du CEA. Dédié aux systèmes numériques intelligents, il collabore avec des entreprises de toutes tailles et de tous secteurs pour contribuer à leur compétitivité par l’innovation technologique.
NOS ATOUTS DIFFÉRENCIANTS— un portefeuille de technologies génériques, protégées
par des brevets et utilisables dans de nombreux do-
maines applicatifs. Les industriels s’appuient sur ce
capital technologique pour développer de nouveaux
produits ou procédés adaptés à leurs marchés.
– une approche « d’ensemblier de l’innovation » :
nos chercheurs conçoivent des solutions complètes,
cohérentes et optimisées.
– des plateformes de R&D : dotées d’équipements de
pointe, animées par des experts de haut niveau, elles
capitalisent l’expertise autour de six thématiques
(lire p. 10)
/ ÉVOLUTIONS de produits existants : performances, coût, autonomie, encombrement...
/ AMÉLIORATIONS de procédés ou de process de conception,
/ AJOUT de nouvelles fonctions sur un produit,
/ CONCEPTION de produits innovants.
6
Rapport d’activité 2014
Stratégie : développer la compétitivité des entreprises
Les piliers de notre démarcheVALORISATION INDUSTRIELLELe CEA LIST a donné naissance depuis 2001 à 14
startups qui exploitent ses technologies et facilitent
leur portage en environnement industriel.
Il collabore chaque année avec une centaine d’entre-
prises de tous secteurs d’activité ; entre 2009 et 2014,
le montant de ses contrats industriels a progressé
d’environ 20% par an.
Il mène une gestion rigoureuse de sa propriété
industrielle, protège ses travaux dans le monde entier
et dépose plus de 65 brevets par an.
L’institut Carnot CEA LIST, comme l’ensemble du
pôle recherche trechnologique du CEA, est certifié ISO
9001 depuis 1999.
EXCELLENCE SCIENTIFIQUE ET TECHNOLOGIQUELes 700 ingénieurs-chercheurs du CEA LIST se consa-
crent à 100 % à des activités de R&D et publient leurs
résultats de recherche dans des conférences et revues
de premier plan international. Ils s’appuient sur des
connaissances à l’état de l’art mondial, notamment à
travers leurs liens avec la recherche académique.
Leurs objectifs sont d’identifier les connaissances,
développer les technologies qui peuvent donner nais-
sance à des ruptures technologiques et établir des
preuves de concept et les protéger.
25 % du budget total du CEA LIST est investi dans
des actions de ressourcement scientifique.
ÉCOSYSTÈME NATIONALAu niveau académique, l’Institut est partenaire d’autres
instituts Carnot comme le Cetim, Télécoms et société
numériques (TSN) ou ARTS, et est un membre actif de
la nouvelle Université Paris-Saclay.
Le CEA LIST mène des projets collaboratifs au sein
des pôles de compétitivité français, notamment Syste-
matic Paris-Région.
Il est également membre de la nouvelle Alliance
Industrie du Futur.
OUVERTURE INTERNATIONALEFin 2014, le CEA LIST était engagé dans une centaine
de projets collaboratifs européens. Ils lui permettent
de collaborer avec des laboratoires académiques eu-
ropéens de premier plan et d’élargir ses partenariats
industriels.
L’Institut est présent dans plusieurs instances
de R&D européennes et contribue à la définition des
appels à projets, sur les technologies émergentes des
prochaines années.
Ses contrats avec des industriels internationaux
(Etats-Unis, Japon, Suède…) représentent 15 % de son
activité.
65déposés chaque année.BREVETS
14créées depuis 2001.STARTUPS
25 %investi dans des actions dites
de « ressourcement scientifique »
DU BUDGET
20 %pour les contrats industriels depuis 2009.DE CROISSANCE ANNUELLE
Rapport d’activité 2014
7
Innover avec le CEA LIST : des outils adaptés aux demandes industrielles
Afin de mieux répondre aux besoins des industriels, le CEA LIST a mis en place différents modes de collaboration adaptés aux demandes, qu’il s’agisse de PME/ETI ou de grands groupes.
L’INDUSTRIEL ET LE LABORATOIRE S’ENGAGENT
POUR UNE DURÉE DE 6 MOIS À 3 ANS, sur le dévelop-
pement d’une innovation avec des livrables clairement
identifiés. Cette action peut être accompagnée d’un
programme de recherche collaboratif (ANR, FUI,
Europe...) traitant des aspects plus amont de la collabo-
ration et donnant plus de visibilité aux travaux.
1. LE CONTRAT
DE RECHERCHE BILATÉRAL
À QUELLES SITUATIONS EST-IL ADAPTÉ?
– Accélération et/ou optimisation des
ressources humaines et matérielles
pour l’innovation,
– amélioration de produit ou de procédé
avec un retour sur investissement
rapide,
– première collaboration avec un labo-
ratoire de recherche technologique.
DE NOUVEAUX POINTS D’ENTRÉE EN RÉGIONS : PAYS DE LA LOIRE, AQUITAINE, MIDI-PYRÉNÉES, PACA, LORRAINEAvec la mise en place par
CEA Tech de six plateformes
régionales de transfert
technologique (PRTT), le CEA
LIST dispose maintenant de
référents techniques dans
plusieurs grandes régions
industrielles.
Ces référents, ingénieurs-
chercheurs expérimentés,
peuvent analyser les besoins
des partenaires industriels
locaux, définir avec eux
un sujet et un mode de
collaboration, servir
d’interface avec les équipes
de chercheurs impliquées,
assurer la coordination
de projet, etc.
Les PRTT s’appuient
dans chaque région sur
des plateformes techniques
ciblées sur les besoins
des partenaires locaux,
par exemple dans le domaine
de l’ergonomie des postes
de travail en région Pays
de la Loire.
Les industriels
locaux pourront utiliser
ces plateformes avec toutes
les facilités permises
par leur proximité.
8
Rapport d’activité 2014
Stratégie : innover avec le CEA LIST
Le partenariat stratégique, signé à l’échelle
de CEA Tech, PERMET À L’INDUSTRIEL
D’ACCÉDER AU CAPITAL TECHNOLOGIQUE
DES TROIS INSTITUTS DE CEA TECH :
le CEA LIST, le CEA LETI (micro et nano-
technologies) et le CEA LITEN (énergies
renouvelables). L’industriel et CEA Tech
signent un engagement réciproque de 3 à
5 ans. Il leur permet de collaborer sur une
large gamme de thématiques, de manière
flexible et évolutive, en fonction des
résultats obtenus et des nouvelles priorités
imposées par les marchés
L’INDUSTRIEL ET
LE LABORATOIRE CRÉENT
UNE ÉQUIPE COMMUNE
et signent un engagement
réciproque, typiquement
de 3 ans, reconductible.
Les sujets abordés
peuvent être multiples
et s’adapter aux résultats
obtenus au fil du temps.
Une roadmap technique,
des règles de gouvernance,
et l’engagement des projets
sont définis selon les besoins
de l’industriel.
3. LE PARTENA RIAT STRATÉ
GIQUE
2. LE LABORA
TOIRE D’INNO VATION
À QUELLES SITUATIONS
EST-IL ADAPTÉ?
– Acteurs industriels
leaders dans leur
domaine,
– nécessité de couvrir
un champ techno-
logique large et/ou
évolutif,
– fortes exigences de
réactivité vis-à-vis
des marchés.
À QUELLES SITUATIONS
EST-IL ADAPTÉ?
– Objectifs de mise
sur le marché de
nouveaux produits ou
procédés, ou d’inno-
vations de rupture,
– nécessité de couvrir
un champ techno-
logique large et/ou
évolutif.
60Le CEA LIST signe chaque
année plus de 60 contrats
bilatéraux d’innovation
CONTRATS
13Fin 2014, le CEA LIST
comptait 13 partenariats
stratégiques.
PARTENARIATS
20Fin 2014, le CEA LIST
comptait 20 laboratoires
d’innovation. Le plus ancien
fonctionne depuis 2008.
LABORATOIRES D’INNOVATION
Rapport d’activité 2014
9
Une innovation orientée efficacité industrielleAvec ses six plateformes de recherche, dotées d’équipements de type industriel, le CEA LIST offre à ses partenaires le moyen de créer de la valeur ajoutée par l’innovation technologique. Un dispositif sans équivalent dans la recherche publique française.
Multitechnologies, multisecteursLes six plateformes du CEA LIST cou vrent un large
panel de technologies et s’adressent à de multiples sec-
teurs industriels : manufacturing, sécurité, transports
et mobilité, énergie, santé… Elles s’appuient sur des «
briques technologiques » génériques, déclinables pour
de multiples applications.
Elles sont accessibles à tous les industriels, pour
des projets de recherche pouvant déboucher sur un
démonstrateur, un prototype, une production sur
ligne-pilote… Les équipements sont de type industriel,
pour faciliter les transferts de technologie. 40 % des
ingénieurs-chercheurs qui conduisent les projets ont
effectué une partie de leur carrière dans l’industrie.
Protéger et capitaliser la propriété intellectuellePremier déposant mondial de brevets parmi les ac-
teurs de la recherche publique, le CEA a constitué une
propriété intellectuelle forte sur ses briques technolo-
giques et la défend dans le monde entier.
Ainsi, sur chaque projet industriel, le partenaire
a directement accès à l’ensemble des technologies
génériques des plateformes, au meilleur niveau de
l’état de l’art. Le travail s’engage d’entrée sur les
développements spécifiques au métier ou au marché
visé. De plus, l’industriel peut se réserver l’exclusivité
de ces développements à travers le dépôt de brevets
applicatifs ciblés.
Ces derniers découvrent un bras
d’exos que lette qui les aide à soulever
une charge, une table tactilisée pour
le pilotage d’un téléviseur, un système
de détection de piétons, des tactiques
de protection contre des attaques de
cybersécurité, un dispositif de réalité
augmentée qui explique le fonctionne-
ment d’une pièce mécanique…
Les visites sont proposées à des
groupes de 2 à 15 personnes, accom-
pagnés par un ingénieur-chercheur
du CEA LIST. Elles sont suivies d’un
debriefing visant à dégager des idées
d’applications.
Showroom : faire naître des idées d’applicationsLes démonstrateurs du showroom CEA LIST montrent les usages pratiques de ses technologies et les bénéfices que les industriels peuvent en tirer.
10
Rapport d’activité 2014
Développer l’innovation
Internet des objetsMISSION : développer de nouveaux
outils de coopération entre l’homme et
son environnement numérique.
TECHNOLOGIES-CLÉS : moteurs de
recherche multimédia, interfaces
homme-machine, services à la
personne basés sur des outils
numériques.
EN CHIFFRES :
– 1 000 m2 de locaux,
– 150 collaborateurs,
– 50 partenaires industriels.
Manufacturing avancéMISSION : aider ses partenaires à produire plus vite, avec
des produits et des matériaux plus performants et une
qualité accrue.
TECHNOLOGIES-CLÉS : robotique interactive, simulation et
réalité virtuelle, contrôle non destructif.
EN CHIFFRES :
– 2 000 m2 de locaux,
– 200 collaborateurs,
– 240 partenaires industriels.
Design circuits intégrés et systèmes embarqués
MISSION : développement
de systèmes embarqués et
circuits intégrés pour le calcul,
la communication, la vision,
les réseaux de capteurs.
TECHNOLOGIES-CLÉS : simulation
haut niveau, conception
matérielle/logicielle, fiabilité,
sécurité.
EN CHIFFRES :
– 3 000 m2 de locaux,
– 300 collaborateurs,
– 30 partenaires industriels.
Cyber-sécuritéMISSION : protection contre
les attaques logicielles et
matérielles sur applications
informatiques, circuits
intégrés, systèmes
embarqués etc.
TECHNOLOGIES-CLÉS :
évaluation de la
vulnérabilité, détection
des failles potentielles,
solutions de protection
innovantes
EN CHIFFRES :
– 1 300 m2 de locaux,
– 55 collaborateurs,
– 30 partenaires industriels
Ingénierie logicielle et système
MISSION : maîtriser la
conception et la validation
de logiciels et de systèmes
(coût, qualité, performance,
sûreté, sécurité)
TECHNOLOGIES-CLÉS :
applications embarquées,
temps réel, grands systèmes,
optimisation performances/
consommation
EN CHIFFRES :
– 1 000 m2,
– 110 collaborateurs,
– 20 partenaires industriels.
1.2.
6. 5.4.NOS PLATEFORMES DE R&D
DOSEO : technologies pour la radiothérapie et l’imagerie
MISSION : recherche et formation sur la radiothérapie et l’imagerie
médicale.
TECHNOLOGIES-CLÉS : simulation, calcul et optimisation de la dose,
métrologie de la dose.
EN CHIFFRES :
– 2 400 m2 de locaux,
– 35 collaborateurs,
– 10 partenariats avec des centres cliniques ou des industriels.
3.
Rapport d’activité 2014
11
/ C H I F F R E S C L É S
703100
30014
20076 %24 % 59 %41 %
518 permanents CEA
136 thèses et post-doc
22 HDR
15 directeurs de recherche
76 experts (dont 39 experts seniors)
384 brevets actifs
163 licences
66 dépôts de brevets
125 dans des revues de rang A
8 ouvrages écrits ou co-écrits
10 % à l’international
(Europe, Japon, USA,…)
40 % ETI, PME et TPE
publications
startups créées
depuis 2001
fonds incitatifs
conférences
contrats industriels
de ressources externesde subventions
50 % CAC40 et SBF120
PERSONNES DONT
FIN 2014 PARTENAIRES EN CONTRAT BILATÉRAL
VALORISATION FIN 2014
EFFECTIFS FIN 2014
BUDGET ANNUEL
12
Rapport d’activité 2014
Résultats industriels
/ R É S U L T A T S I N D U S T R I E L SUsine du futur
Sécurité, cybersécurité
Smart city, smart life
Médecine personnalisée
Rapport d’activité 2014
13
/ R E S U L T A T S I N D U S T R I E L S
TECHNIP. Simulation réaliste interactive du
déploiement par grue d’équipements lourds
sous-marins. Ce simulateur permet de préparer
des opérations réalisées en mer, avec de forts
enjeux de sécurité des personnes, de temps et
de budget. Elle porte sur le levage de charges
de 40 à 400 tonnes tenues par des câbles et
manipulées par des grues de capacité allant
jusqu’à 1200 tonnes, installées sur des navires
qui subissent des houles pouvant atteindre 3 m
d’amplitude et une gîte jusqu’à 5°.
AIRBUS. Mise au point
d’une nouvelle procé-
dure d’inspection en
contrôle non destruc-
tif, pour les pièces
difficiles d’accès de
plusieurs avions. Il de-
vient possible de déceler des défauts de taille
plus réduite avec une excellente probabilité de
détection. Les visites de maintenance et les dé-
montages complexes qu’elles impliquent peuvent
être espacés davantage, sans préjudice pour la
sécurité de l’avion.
LIMAGRAIN. Développement et démonstra-
tion d’un prototype de machine agricole pour
l’automatisation d’opérations en champs. Les
tests menés dans des champs expérimentaux
en juillet 2014 ont permis de conclure que l’outil
expert avait le potentiel d’opérer de façon plus
constante et au moins aussi précise qu’un
opérateur manuel.
MESSIER-DOWTY. Développement d’une nou-
velle méthode de contrôle non destructif pour
améliorer la qualité de fabrication de pièces en
alliage de titane ; la méthode, qui permet un gain
de temps important dans le contrôle en fabri-
cation et simplifie sa mise en œuvre, s’appuie
sur une sonde ultrasonore multiéléments, mise
au point à l’aide du code de simulation CIVA et
réalisée par la société Imasonic, partenaire du
CEA LIST. Après sa validation en laboratoire,
Messier-Dowty envisage un transfert tech-
nologique auprès de ses sous-traitants pour
l’inspection des pièces avant forgeage.
Usine du futur
NOTRE R&DAméliorer l’agilité,
la réactivité, la qualité et
la performance des unités
de production dans leur
globalité en développant
des outils pour :
– Modéliser le « système
usine » et développer
des outils adaptés pour
en améliorer l’efficacité
globale ;
– Développer des « addons »
cobotiques pour aug-
menter les capacités des
opérateurs et améliorer/
optimiser leur position sur
une ligne de production et
leurs déplacements ;
– Proposer aux opérateurs de
maintenance un système
d’aide sur poste en réalité
augmentée.
Réalité virtuelle et réalité
augmentée : outils logiciels
pour le développement
d’applications en concep-
tion produit, optimisation/
validation de processus,
simulation de systèmes
robotiques/cobotiques,
étude tâche/poste de tra-
vail, formation, préparation
d’intervention, aide
à la maintenance, gestion
de crise.
Contrôle non destructif
(CND) : simulation avec le
logiciel CIVA, référence
dans le domaine, modéli-
sation électromagnétique,
élastique, en rayons X, etc.,
faisant part adéquate à des
approches multi-échelles
et multi-physiques,
approches numériques
dédiées, traitement du
signal, analyse de données
pour le CND, systèmes
de contrôle innovants,
méthodes de caractérisa-
tion de matériaux.
Robotique et cobotique :
outils robotiques versatiles
pour s’adapter aux besoins
de production en petites
séries, mise en œuvre
de systèmes cobotiques
(assistance au geste pour
diminuer la pénibilité du
travail (TMS) et amélio-
ration de l’efficacité de la
tâche).
Instrumentation : capteurs
à fibre optique pour
des mesures physiques
(température, pression,
déformation...), ultrasons,
électromagnétique, gamma
caméra, électronique
ultrarapide et haute
définition, traitement du
signal et des données.
Gestion intelligente de
données distribuées, Internet
des Objets : protocoles de
communication sécurisés
pour réseaux locaux et
M2M, vision, interfaces
tactiles et haptiques
à retour d’effort, IHM
contextualisées, outils
d’ingénierie dirigée par les
modèles pour la conception
de l’usine numérique,
gestion de la connaissance,
orchestration et contrôle
optimisé (multi-agents)
de processus, traitement
de données…
©A
irb
us
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ec
hn
ip
14
Rapport d’activité 2014
Résultats industriels
Sécurité, cybersécurité
NOTRE R&DFournir des garanties de
sûreté, de disponibilité et de
protection des données aux
systèmes industriels (usines
de production, distribution
d’énergie ou d’eau), aux
objets du quotidien (smart-
phones, tablettes, voitures)
et aux services dématériali-
sés (banque, santé…) par le
développement d’outils dans
les domaines de la confiance
numérique et de la sécurité
des communications.
Capteurs et systèmes
d’instrumentation NRBC
(nucléaire, radiologique,
bactériologique, chimique).
Détecter en particulier
les rayonnements bêta,
gamma et neutrons dans
l’industrie nucléaire
ou pour des actions de
non-prolifération de
matières radioactives.
Outils de fouilles de
données textuelles et
images. Extraire du Web ou
de bases de données des
informations en lien avec
la sécurité.
Vidéosurveillance dans
un contexte de réseau
de caméras. Gérer la
complexité d’un grand
nombre de caméras pour
localiser et suivre des
personnes ou objets dans
une foule.
Sécurité informatique et
cybersécurité. Analyser
tous les comportements
possibles d’une application
et apporter la preuve
de l’absence de failles, par
le développement d’outils :
– pour l’analyse statique et
dynamique de codes dédiés
à la cybersécurité,
– pour la cryptographie et
en particulier la crypto-
graphie homomorphe pour
la protection des données.
RB3D. Première sortie pu-
blique pour l’exosquelette
d’assistance au port de
charge Hercule HV3, qui
a été l’une des vedettes
du salon Innorobo 2014
à Lyon. Hercule HV3 est
destiné à l’assistance au
port de charges dans les
domaines militaire et civil.
Il utilise des technologies
brevetées d’actionneur et
de commande du CEA LIST.
La machine détecte les
mouvements de l’utilisateur et ne fait que les
accompagner, en supportant son propre poids et
celui de la charge. Sa commercialisation débute
en 2015.
ARCELORMITTAL. Instrumentation des cy-
lindres d’un laminoir à froid pilote avec des
capteurs optiques à réseaux de Bragg, afin de
quantifier l’intensité du frottement entre ces
cylindres et le rouleau métallique. ArcelorMittal
dispose ainsi pour la toute première fois de
valeurs de frottement, déterminantes pour le
réglage des machines et la qualité produit. Elles
ont été intégrées dans un modèle mathématique.
TRUSTINSOFT. Adaptation à la cybersécurité
de techniques d’analyse de logiciels à base de
méthodes formelles. Des résultats au meilleur
niveau de l’état de l’art ont été obtenus dans
plusieurs domaines, notamment le traitement des
défauts logiciels de type “buffer overflow” qui
constituent la première phase de près de 50 %
des attaques. Les méthodes du CEA LIST per-
mettent d’établir des garanties mathématiques
sur l’absence de classes entières de tels défauts.
SAPHYMO. Transfert industriel d’une technolo-
gie de capteur radiologique gamma et neutrons,
à base de scintillateurs organiques, intégrée
dans le portique Saphygate GN pour le contrôle
du trafic illicite aux frontières et la sécurisation
des infrastructures critiques. L’atout majeur
de cette technologie à base de scintillateurs
plastiques est son faible coût relativement aux
capteurs neutroniques à base d’hélium 3.
AREVA CANBERRA. Transfert industriel d’une
gamma caméra portable de deuxième généra-
tion permettant de
localiser les sources
r a d i o a c t i v e s à
distance, pour des
applicat ions en
radioprotect ion,
démantèlement nu-
cléaire ou interven-
tion accidentelle ou
post-accidentelle.
Baptisée iPix, cette
nouvelle caméra ne
pèse que 2 kilos.
©R
B3
D
© C
an
be
rra
Rapport d’activité 2014
15
BUREAU VERITAS.
Poursuite du dévelop-
pement de deux outils
basés sur l’expertise en
analyse sémantique du
CEA LIST. Le premier
porte sur une veille
réglementaire auto-
matisée en ligne, mul-
tilingues et multipays.
Le second concerne
l’analyse temps réel
des rapports d’audit et
d’inspection de Bureau
Veritas, afin de dégager des tendances et des
chiffres-clés.
M3-SYSTEMS. Développement
d’une solution innovante de
géolocalisation qui associe le
GPS et la vision sur une carte
embarquée. Grâce à 3 accélérateurs matériels
dédiés à la détection, à la description des points
d’intérêt et au tracking, la vitesse de traitement
des images a été multipliée par 5. Parmi les
applications visées : la navigation autonome des
drones terrestres et la robotique mobile.
EDF. Adoption de l’outil Frama-C pour la qua-
lification logicielle des systèmes de protection
de centrales nucléaires. Une étude comparative
entre plusieurs outils a convaincu EDF de la
capacité de Frama-C à vérifier efficacement le
code qui pilote l’arrêt du réacteur. EDF est ainsi
en mesure de fournir une évidence formelle
d’absence de défauts intrinsèques des codes
produits pour le système de protection rénové
des réacteurs 1300 MW, de manière efficace et
largement automatique. EDF a également adopté
l’outil Frama-C pour analyser le code de son
nouveau système de protection pour le réacteur
EPR Flamanville 3.
Smart city, smart life
NOTRE R&DDévelopper les techno-
logies numériques des
infrastructures critiques
qui constituent la « ville
intelligente » pour assurer
un fonctionnement en temps
réel de manière fiable et
sécurisée en respectant la
vie privée des utilisateurs
finaux.
Systèmes temps-réel
pour les infrastructures
de réseaux électriques :
systèmes d’exploitation
embarqués sécurisés
de nouvelle génération,
diagnostic et monitoring
à distance des réseaux
câblés.
Réseaux de communication
optimisés et sécurisés pour
les réseaux de capteurs :
protocoles de communica-
tion optimisés low power
pour infrastructures IP et
réseaux M2M, architec-
tures logicielles garan-
tissant un haut niveau de
fiabilité et de sécurité des
communications embar-
quées V2I et V2V.
Outils d’ingénierie système
et logiciel et cybersécurité :
outils Papyrus (ingénierie
dirigée par les modèles)
et Frama-C (analyse
statique, prédiction des
comportements, détection
des failles de sécurité) pour
fiabiliser la démarche de
conception d’applicatifs. Ils
garantissent une augmen-
tation de la qualité et des
performances des logiciels
ainsi qu’une réduction
des coûts et des délais de
développement.
Sûreté de fonctionnement
des systèmes énergétiques
intelligents et systèmes
embarqués : intégration de
technologies multicœurs et
many-cœurs, conception de
calculateurs et d’architec-
tures intrinsèquement sûrs,
à haut niveau de perfor-
mance et de compétitivité
(systèmes d’exploitation
garantissant la sûreté
des systèmes embarqués),
portage algorithmique sur
architectures de calcul
embarqué, diagnostic
embarqué de faisceaux de
câbles électriques.
Hyperviseur temps-réel
embarqué pour smart meters
gérant des tâches de criticité
mixte.
Traitement des données et
pilotage des systèmes com-
plexes fortement distribués :
data mining, monitoring
et contrôle optimisé par
multi-agents de systèmes
énergétiques hétérogènes
et distribués.
Traitement de l’information
et pilotage optimisé des
systèmes de gestion de
l’énergie : du big data
aux systèmes fortement
distribués et hétérogènes.
Interfaces homme-machine
et aides à la conduite :
vision, réalité augmentée
pour l’aide à la conduite ou
pour le marketing, inter-
faces tactiles et haptiques
à retour d’effort, IHM
contextualisées en support
de la mobilité.
Vision embarquée : systèmes
d’analyse de l’environ-
nement et nouveaux
services de mobilité, autour
de l’intégration massive
de caméras dans les sys-
tèmes de transport.
Contrôle non destructif
de nouveaux matériaux et
d’assemblage.
© B
V
© M
3S
16
Rapport d’activité 2014
Résultats industriels
Médecine personnalisée
MEDITEST. Transfert
de compétences en
étalonnages dosimé-
triques d’instruments
de mesure de rayons X
basse énergie, utilisés
sur les plateaux d’imagerie médicale, et appui
à la préparation de l’accréditation COFRAC du
laboratoire d’étalonnage MEDIXLAB créé par
Meditest. Meditest, dont le métier de base est
la vente de ces instruments, a pu élargir son
activité à des prestations de service de haut
niveau et conquérir de nouveaux clients en
France et à l’étranger.
ESPRIMED. Transfert de licence d’un logiciel de
calcul de dose au patient en radiologie interven-
tionnelle, issu d’une collaboration de 3 ans avec
le CEA LIST. Basé sur des méthodes statistiques
de Monte-Carlo, il permet d’estimer précisément
les doses aux organes et à la peau reçues par le
patient lors d’actes thérapeutiques assistés par
l’imagerie X.
BIOMÉRIEUX. MMise au point d’une approche
innovante de diagnostic rapide (2 heures
environ) des infections nosocomiales à partir
de la technologie Raman. Le CEA LIST a mis
au point une nouvelle méthode de traitement,
d’analyse et de classification de spectres Raman,
permettant de discriminer les bactéries sensibles
et résistantes aux antibiotiques.
HÔPITAUX ET CLINIQUES. Étalonnages des
activimètres pour la médecine nucléaire et
des dosimètres utilisés en radiothérapie pour
plusieurs dizaines d’établissements de soins
publics et privés.
NOTRE R&DDévelopper des briques
technologiques tout au long
de la chaîne de la valeur de
la médecine personnalisée
qui s’étend du bien-être au
management des pathologies
chroniques en incluant
la prévention, le diagnostic,
et la thérapie.
Technologies de la radio-
thérapie et de l’imagerie :
équipements et dispositifs
médicaux ; méthodes et
logiciels pour la simulation
et la modélisation, l’analyse
d’image (TEP, spectroscopie)
et la personnalisation des
traitements – notamment
en radiothérapie – ;
systèmes pour la mesure
des paramètres vitaux et
des biomarqueurs.
Analyse massive de données
pour l’aide au diagnostic mé-
dical : outils logiciels pour
l’aide au développement de
médicaments pour l’indus-
trie pharmaceutique (taux
d’efficacité, toxicité, time to
market, coût et calendrier
des développements), et
pour le diagnostic in vitro
et/ou in silico.
Dispositifs interactifs
d’assistance aux personnes
âgées et handicapées :
robotique pour la santé
(robotique chirurgicale,
positionneurs, porteurs…),
assistance aux personnes
et télémédecine.
Médecine personnalisée
et médecine numérique :
interfaces sensorielles,
outils d’aide à la décision
pour le médecin, capteurs
et logiciels pour suivi
de tests compagnons.
Outils pour patients et
médecins : outils d’aide à
l’autonomie, plateformes
d’imagerie multimodales,
robots de formation
au geste chirurgical,
interfaces à retour haptique
pour le geste chirurgical.
Secteur du bien-être :
développements en cosmé-
tique et agro-alimentaire,
assistant personnel.
ERMES. Transfert industriel d’une
caméra vidéo durcie d’inspection
et d’intervention en milieu radiatif,
dotée d’une tenue en dose minimum
de 50 kGy. Son poids et sa taille sont
réduits d’un facteur 2 à 3 par rapport à l’état
de l’art. Ce modèle hautement durci aux radiations
est utilisable pour de la téléopération, du contrôle
de processus, du démantèlement, de l’intervention
post-accidentelle.
WIN MS. Réalisation d’un premier prototype
de détecteur de défauts intermittents dans les
câbles, pour intégration à moyen terme sur un
réseau aéronautique. Win MS compte ainsi
compléter son outil de maintenance au sol pour
l’aéronautique par une solution avec diagnostic
embarqué, dédiée à des défauts qui apparaissent
uniquement en phase de vol. Des défauts inter-
mittents persistant pendant une durée de l’ordre
de la milliseconde sont détectés et localisés à
10 cm près sur un câble triphasé de 25 mètres.
SHERPA ENGINEERING. Transfert d’un outil
avancé de modélisation système. Dans le cadre
d’un laboratoire d’innovation avec Sherpa
Engineering, spécialiste en ingénierie système,
le CEA LIST a développé l’outil innovant de mo-
délisation PhiSystem, dédié à la conception des
systèmes complexes, à partir de l’environnent
de modélisation Papyrus. Suite au transfert de
l’outil PhiSystem, Sherpa Engineering a enre-
gistré de premières retombées industrielles, en
développant chez PSA une approche système
appliquée à la conception du système de puis-
sance électrique.
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Rapport d’activité 2014
17
18
Rapport d’activité 2014
Manufacturing avancé
/ M A N U F A C T U R I N G AVA N C É
21 22 23
25
Premier transfert industriel pour la réalité mixteLa réalité augmentée toujours plus fluide
Plus de qualité produit et moins de pénibilité grâce au cobotSystèmes robotiques : coupler modélisation et analyse de sûreté
Réseaux de Bragg haute température : vers une fabrication collective ?
21 22 25
Les technologies numériques
ouvrent aux usines de demain
l’opportunité de progresser
en agilité, flexibilité, réactivité
et performance. Ainsi, la réalité
augmentée accompagne
et facilite le geste de l’opérateur.
Les solutions robotiques
et cobotiques sur‑mesure
améliorent sa productivité et
réduisent la pénibilité des tâches.
Des capteurs innovants élargissent
les gammes de mesure, à des coûts
plus compétitifs.
De même, le contrôle non destructif
détermine avec une précision
inégalée la tenue mécanique
d’une pièce, ses zones de fragilité,
sa durée de vie résiduelle
ou sa fiabilité.
A RETENIR EN 2014…
Nos partenaires industriels témoignent :
Airbus, Sébastien Rolet, responsable du département Structure Health Engineering
Technip, Ludwig Gross, Subsea Digital Technologies Manager
Arcelor Mittal, Abdel Kebir Ait Bengrir, ingénieur de recherche
Rapport d’activité 2014
19
→ Dans l’aéronautique, le nucléaire ou le pétrole, une tech-
nique de contrôle non destructif ne peut être introduite sans
détermination préalable de ses incertitudes, formalisée par
des courbes de POD (probability of detection). Ces dernières
se basent sur l’analyse statistique de données d’inspection
sur composants réels, qualification qui peut prendre un an
et coûter plus d’une centaine de milliers d’euros.
Le CEA LIST a aujourd’hui pour objectif d’introduire une
part de données issues de la simulation numérique pour
réduire la durée et le coût de la phase expérimentale de
l’analyse POD.
CHEZ TECHNIP : LA SIMULATION AU MÊME NIVEAU QUE L’EXPÉRIMENTALLa génération de données simulées est
une méthodologie intégrée
dans CIVA depuis la version
10.0, lancée en 2011. La
même année débutait une
collaboration avec Technip,
autour de l’inspection des
soudures circulaires de conduites rigides. Les résultats sont
probants : CIVA a reproduit les résultats de deux dossiers de
qualification sur données expérimentales, en restant dans
le même domaine d’incertitude.
Une étape supplémentaire a été franchie avec la rédaction
d’un document de recommandation adressé à l’International
Institute of Welding (IIW) et déjà validé par un panel d’ex-
perts internationaux. Si l’IIW l’accepte à son tour, il pourra
être présenté aux organismes de normalisation en vue d’une
reconnaissance définitive.
ESTIMER LA PROBABILITÉ DE DÉTECTION. AVEC LA SIMULATION NUMÉRIQUE, C’EST PLUS FACILE.
AVANCÉE SCIENTIFIQUE
DÉFI RELEVÉ. Coupler données réelles et données
simulées pour estimer la probabilité de détection
(POD) d’une méthode de contrôle non destructif.
APPLICATIONS. Simplification des estimations de
POD dans l’aéronautique, le pétrole et le nucléaire.
Trois ans de travaux avec Technip et un document de recommandations adressé à l’International Institute of Welding : le CEA LIST veut faire reconnaître la simulation numérique comme outil d’estimation de la probabilité de détection (POD).
Résultats simulés avec incertitudes :
– données statistiques et régression,
– courbe de probabilité de détection (POD).
X
YZ
Définition de la configuration de référence
et des paramètres incertains dans CIVA.
20
Rapport d’activité 2014
Manufacturing avancé Usine du Futur | Inspection
CIVA fait progresser l’analyse des contrôles par ultrasons CIVA 2015, la nouvelle version
du logiciel d’expertise et de
simulation pour le contrôle non
destructif, intègre un module
d’analyse des contrôles par
ultrasons permettant l’affichage
et le traitement des données
d’acquisition. Ce module exploite
toute la puissance de CIVA et
permet notamment d’utiliser
la simulation pour améliorer le
diagnostic et la caractérisation
des indications. Ces nouvelles
fonctions sont compatibles avec
tous les types de contrôle, et
sont particulièrement adaptées
aux spécificités des technologies
multiéléments.
Surveiller les composants critiquesInstrumenter des composants
critiques composites ou
métalliques soumis à de fortes
sollicitations pour optimiser
leur maintenance ou prédire
leur durée de vie résiduelle :
c’est l’objet de recherches qui
intéressent principalement
l’industrie du transport et de
l’énergie. Les travaux portent
par exemple sur des capteurs
piézoélectriques associés à des
fibres optiques à réseaux de
Bragg. Intégrés aux composants
à surveiller, ils visent à détecter
des délaminages, de la corrosion
ou des fissures, en continu ou
à intervalles rapprochés.
Premier transfert industriel pour la réalité mixteLe CEA LIST a transféré à
un industriel sa technologie de
réalité mixte. Dans une scène
réelle, elle permet de simuler
en temps réel la physique et les
interactions d’objets virtuels avec
des objets présents, par exemple
pour étudier la possibilité de
collisions. Parmi les applications :
étudier la fabrication d’un
futur produit sur une ligne de
production existante, ou celle
d’un produit existant sur une
future ligne. La réalité mixte
a également fait l’objet d’une
démonstration au salon it3D
2014, à Bordeaux.
“À notre collaboration à long terme avec le CEA LIST sur des sujets de contrôle non destructif, se sont ajoutés ces dernières années plusieurs projets urgents menés en quelques mois. Leur objectif : défendre auprès des autorités de certification la mise en place d’intervalles plus longs
entre deux visites de maintenance de nos avions. L’équipe du CEA LIST qui travaille dans nos laboratoires de Toulouse a proposé de nouvelles procédures d’inspection. Elles permettent de déceler de petits défauts – à partir de 2 mm – avec une excellente probabilité de détec-
tion. Autrement dit, les défauts sont identifiés à un stade avancé. Il devient alors possible d’espacer les visites de maintenance et/ou d’envisager des réparations moins onéreuses, sans rien concéder à la sécurité. Cela est précieux quand il s’agit de démontages complexes pour des pièces difficiles d’accès. Cette démarche a été menée avec succès sur plusieurs avions.
AIRBUS GROUP INNOVATIONS. SÉBASTIEN ROLET, RESPONSABLE DÉPARTEMENT STRUCTURE HEALTH ENGINEERING
“Le CND, un levier pour espacer les maintenances de nos avions”
ILS ET ELLES L’ONT DIT…
Premiers protocoles de couplage entre CND et codes de mécaniqueUne étude de faisabilité a été
menée avec Airbus et Dassault
Systèmes pour connecter CIVA
avec le code de mécanique
ABAQUS. L’objectif est d’évaluer
l’impact de certains défauts
de structures composites
(délaminage, ondulation de plis…)
sur la tenue mécanique et la
durée de vie résiduelle.
La description 3 D des défauts a
été importée avec succès dans
ABAQUS. Pour évaluer la tenue
mécanique, il reste à lui associer
un modèle d’endommagement,
démarche qui sera menée avec
d’autres partenaires.
Rapport d’activité 2014
21
→ La technologie de réalité augmentée de l’Institut se
distinguait déjà par sa précision de tracking. Avec les
récents développements, les fonctions d’initialisation et de
relocalisation se hissent à leur tour à un niveau d’excellence.
Ces fonctions reconnaissent le point de vue de la caméra
par rapport à l’objet réel, en début de séquence ou après une
interruption, pour aligner le modèle CAO en conséquence.
Cette problématique d’initialisation ou de relocalisation
est primordiale pour l’acceptabilité de la technologie : l’uti-
lisateur souhaite un recalage instantané du modèle CAO
depuis n’importe quel point de vue et en un temps très rapide.
Le temps nécessaire à cette relocalisation a été réduit à
quelques millisecondes grâce à de nombreuses optimisations
sur le traitement d’image et le temps de calcul. Le système
réalise ainsi la superposition du modèle et se réinitialise en
un temps imperceptible par l’opérateur.
La technologie est aujourd’hui diffusée dans l’industrie
par Diotasoft, partenaire du CEA LIST, qui a notamment
signé des contrats avec Volkswagen, Dassault Aviation,
Total, Air Liquide etc.
Parmi ses produits-phares : un projecteur sur bras articulé
qui affiche le contenu virtuel sur la pièce. Ce dispositif de
réalité augmentée projective est idéal pour des opérations de
production et de maintenance puisqu’il s’agit d’un système
« main libre » que l’opérateur peut facilement déplacer et
orienter selon les tâches à réaliser.
LA RÉALITÉ AUGMENTÉE TOUJOURS PLUS FLUIDE
DÉFI RELEVÉ. Projeter un contenu virtuel sur une
pièce en temps-réel, quels que soient les mouvements
et la position de la caméra.
APPLICATIONS. Manufacturing : fabrication,
maintenance, montage/démontage, contrôle qualité…
Les derniers développements du CEA LIST offrent une parfaite fluidité d’exécution et séduisent les grands industriels.
“Plusieurs fois par an, nos équipes effectuent le déploiement complexe de matériels sous-marins de 40 à 400 tonnes depuis un bateau vers le fond sous-marin. Plusieurs opérateurs coopèrent durant ce levage et doivent composer avec la houle, le risque de mise en résonance de la charge… C’est ce type de scénario que nous reproduisons en simulation réaliste
interactive avec le CEA LIST : en un an nous avons travaillé avec succès sur 4 scénarios différents.Notre partenariat s’appuie sur XDE Physics, le noyau de simulation du CEA LIST, qui est pour nous le meilleur du marché. Plusieurs utilisations sont envisagées : familiariser les opérateurs en simulant les incidents possibles, améliorer
leur coopération, faciliter le dialogue entre les opérateurs offshore et les ingénieurs sur le mode opératoire, optimiser des aspects d’ingénierie… La simulation réaliste interactive est simple, fiable, crédible. C’est un excellent outil pour dialoguer et progresser.”
TECHNIP. LUDWIG GROSS, SUBSEA DIGITAL TECHNOLOGIES MANAGER
“ Fiabiliser et améliorer nos levages lourds en mer”
ILS ET ELLES L’ONT DIT…
AVANCÉE SCIENTIFIQUE
22
Rapport d’activité 2014
Manufacturing avancé Usine du Futur | Assistance
Systèmes robotiques : coupler modélisation et analyse de sûreté Des travaux avec deux
partenaires industriels ont
abouti à une plateforme logicielle
capable de modéliser des robots
mobiles de service à la personne,
et de mener leur analyse de
sûreté avec des méthodes
formelles selon la norme
robotique ISO13482.
Les rapports sont générés
automatiquement. Le modèle
peut servir de support à d’autres
analyses, par exemple en sûreté.
Pour élargir cette approche à tous
types de systèmes robotiques, la
société All4Tec développe une
offre avec le CEA LIST.
Plus de qualité produit et moins de pénibilité grâce au cobotUn site industriel Technip
de fabrication des flexibles
sous-marins pour l’exploitation
pétrolière qualifie depuis octobre
2014 un cobot d’assistance à
l’opérateur pour le pliage de fils
d’armure en acier de 15 x 5 mm.
Le CEA LIST a conçu un dispositif
qui assure la répétabilité
du geste, d’où une qualité
produit améliorée. L’opérateur
travaille dans une posture plus
ergonomique, peut se tenir à
l’écart de la trajectoire de pliage
et fournit un effort divisé par dix.
Un brevet a été déposé.
Le robot léger de Sybot coopère avec les opérateursLe CEA LIST et Sybot, startup
en cours de création, valident
actuellement un robot industriel
léger et sûr d’un nouveau genre.
Ce robot est collaboratif : destiné
à partager le travail des ouvriers,
il augmente leur productivité,
préserve la flexibilité des postes
de travail et le savoir-faire de
l’entreprise. Clé de l’innovation :
le contrôle de l’effort, rendu
possible par une technologie
d’actionnement compatible en
performances et en coût avec
des usages industriels.
Frama-C vérifie la sûreté d’un exosquelette médicalLe CEA LIST développe pour
la plateforme de recherche
Clinatec un exosquelette d’aide
à la marche pour sujets tétraplé-
giques. La vérification de sûreté
du logiciel de contrôle-commande
est menée avec l’aide de la plate-
forme d’analyse formelle de code
Frama-C, déjà éprouvée dans
le cadre de logiciels embarqués
critiques. Peu connues dans le
secteur médical, ces méthodes
s’avèrent plus sûres et plus
rapides que les campagnes de
tests. Leurs résultats pourront
s’inscrire dans le processus
de certification de sûreté ISO/
IEC 62304 de l’exosquelette.
Rapport d’activité 2014
23
→ Faire du comptage gamma avec des scintillateurs plas-
tiques ? Aucun problème : ils ont largement fait leurs preuves.
Mais de la reconnaissance isotopique d’émetteurs…Difficile
d’y croire, jusqu’aux récents travaux du projet Gammastic
(programme NRBC). Ils ont abouti à un prototype capable
d’identifier des émetteurs gamma d’énergie variée, et de
quantifier leur probabilité de présence dans un délai rapide.
VERS DES SYSTÈMES PORTATIFS BAS COÛTOn peut donc imaginer leur implantation dans des sys-
tèmes portatifs diffusés à grande échelle : ces scintillateurs
plastiques sont 100 fois moins chers que les scintillateurs
inorganiques utilisés aujourd’hui !
Leurs capacités tiennent d’abord dans la modification des
polymères qui les constituent. Après évaluation de plus de
150 compositions, ils ont été dopés au bismuth, élément lourd
qui permet de visualiser le pic d’énergie totale des sources
sans dégrader les propriétés optiques du matériau.
Puis le signal reçu est traité par une nouvelle technique
de déconvolution basée sur l’inférence bayésienne non
paramétrique (BNP). Son avantage : elle utilise la totalité
de l’information présente dans le spectre délivré par le
scintillateur.
Cette technique de déconvolution va encore être améliorée
pour réduire le temps de diagnostic. Deux brevets ont été
déposés.
RECONNAISSANCE D’ÉMETTEURS GAMMA. LES SCINTILLATEURS PLASTIQUES CASSENT LES PRIX.
DÉFI RELEVÉ. Reconnaître des émetteurs
gamma avec un matériel bas coût conçu pour
le comptage.
APPLICATIONS. Détection de radionucléides
gamma pour la lutte contre le terrorisme.
Grâce à des matériaux modifiés et à un traitement du signal innovant, les scintillateurs plastiques de demain pourraient réaliser l’identification des radionucléides gamma à un coût 100 fois plus faible que les matériels d’aujourd’hui.
AVANCÉE SCIENTIFIQUE
24
Rapport d’activité 2014
Manufacturing avancé Instrumentation et métrologie
Vers des analyses isotopiques plus précises des actinidesUn calorimètre métallique magnétique a été développé pour effectuer des
mesures spectrométriques des photons XL et gamma de basse énergie de
l’américium 241.
Son excellente résolution en énergie permet de quantifier plus
précisément les intensités d’émission XL et gamma, en vue d’améliorer
les analyses isotopiques menées avec les détecteurs à semi-conducteur
conventionnels HPGe. Applications visées : le cycle du combustible,
la surveillance de l’environnement et la lutte contre la prolifération.
Avec PACT, les capteurs parlent aux capteursPACT, une plateforme logicielle, a été créée par
le CEA LIST pour interfacer facilement
ses différents capteurs de spectrométrie
gamma et de comptage de neutrons
et uniformiser le traitement de leurs
données. Les développements intégrant
ces capteurs sont ainsi plus rapides,
plus qualitatifs et plus performants.
PACT a déjà été utilisée avec succès
sur plusieurs projets, notamment pour
détecter des colis radioactifs ou pour
identifier des produits chimiques.
“En laminage à froid de tôles d’acier, l’évaluation des frottements entre les cylindres et le rouleau métallique est déterminante pour le réglage des machines et la qualité produit. Nous savons modéliser ces frotte-
ments. Mais pas les quantifier : impos-sible d’instrumenter sans introduire un corps étranger entre cylindres et rouleau, ce qui fausse la mesure. Le CEA LIST contourne cette dif-ficulté avec des capteurs optiques
(réseaux de Bragg) installés dans le cylindre. La modification du spectre lumineux réfléchi par les réseaux de Bragg est corrélée à une déformation, donc à une contrainte et in fine, à un frottement d’intensité et de direction connues. Des essais menés sur un la-minoir pilote, à 300 mètres par minute de défilement, ont permis d’affiner nos modèles. Une seconde campagne est prévue en 2015.”
ARCELOR MITTAL. ABDEL KEBIR AIT BENGRIR, INGÉNIEUR DE RECHERCHE
“Nous pouvons enfin mesurer les frottements en laminage à froid”
ILS ET ELLES L’ONT DIT…
Réseaux de Bragg haute température : vers une fabrication collective ?Un nouveau procédé a été démontré pour régénérer
des réseaux de Bragg et leur permettre d’effectuer
des mesures jusqu’à 900°C. Le four de recuit laisse
place à un laser infrarouge qui chauffe de manière
localisée les motifs millimétriques réalisés au
préalable par photo-inscription. La fibre optique n’est
pas endommagée. Ce procédé serait industrialisable,
pour fabriquer collectivement des lignes de réseaux
de Bragg haute température. Une plateforme de R&D
dédiée est mise en place en 2015.
Rapport d’activité 2014
25
26
Rapport d’activité 2014
Systèmes embarqués
/ S Y S T È M E S E M B A R Q U É S
28 29
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31
Vers des serveurs à haute efficacité énergétiqueUn connecteur qui localise et signale les défauts en temps réelLe cryptocalcul fait ses preuves sur un cas concret
Failles de sécurité : les Etats-Unis se tournent vers Frama-C
Logiciels temps réel : développer stable, développer agile.
Modéliser les architectures de contrôle-commande
28 29 31
Les systèmes embarqués se
diffusent dans de multiples
applications professionnelles
et grand public. Leur niveau
de sûreté, de sécurité, de fiabilité
et de performance devient
déterminant.
En jouant sur plusieurs
leviers technologiques
– conception, modélisation,
architectures de calcul,
convergence matériel‑logiciel –
le CEA LIST répond à
ces enjeux dans les secteurs
de l’énergie, des transports,
des télécommunications,
de l’Internet des Objets ou
de la domotique. Sans oublier
la cybersécurité, domaine
dans lequel il bénéficie
d’une reconnaissance
internationale.
A RETENIR EN 2014…
Nos partenaires industriels témoignent :
STMicroelectronics, Vincent Huard, Device to Product Reliability Manager
Nicomatic, Armando Zanchetta, directeur de l’ingénierie
Ericsson, Francis Bordeleau, Product Manager Software Development
Rapport d’activité 2014
27
→ Que se passe-t-il à l’intérieur d’un processeur, au niveau
des transistors et des portes logiques, quand il subit des
stress en température répétés ? Ou de multiples pics de
tension ? Son fonctionnement en est-il altéré ? La dérive
des temps de propagation des signaux conduit-elle à des
erreurs ? Quelles sont les défaillances les plus pénalisantes
pour la fiabilité ?
DES MESURES PHYSIQUES D’UNE FINESSE INÉGALÉESur ces sujets et sur bien d’autres, le véhicule de test conçu
en 2014 fournit des mesures physiques d’une finesse inéga-
lée. Jamais le fonctionnement intime d’un processeur n’avait
été caractérisé avec une telle précision.
Complémentaires de la modélisation, ces mesures sont
indispensables pour faire face à un nouvel enjeu : demain,
les fondeurs devront garantir le taux de défaillance de leurs
processeurs, par exemple pour des applications critiques
comme le véhicule autonome.
STMicroelectronics et le CEA LIST ont conçu une archi-
tecture de 5 processeurs interconnectés (environ 60 000
portes logiques), pilotée par des logiciels dédiés. Quatre de ces
processeurs subissent un vieillissement accéléré, suivant des
programmes de tests lancés et contrôlés par le cinquième. Tes-
ter plusieurs processeurs à la fois – il y en aura 15 dans une
version ultérieure – permet de mettre à l’épreuve différents
lots, ou des processeurs placés à différents endroits du wafer.
VOYAGE AU CENTRE D’UN PROCESSEUR
DÉFI RELEVÉ. Obtenir des mesures physiques
fines sur le comportement sous vieillissement
de processeurs
APPLICATIONS. Développement de processeurs
résilients à taux de défaillance garanti
Grâce à un véhicule de test d’une complexité inédite, STMicroelectronics et le CEA LIST caractérisent sur composants réels les effets du vieillissement d’un processeur sur sa fiabilité. Une première : jusqu’ici, il fallait se contenter de la simulation.
“Avec la norme ISO 26262 entrée en vigueur début 2014, nous devrons garantir le taux de défaillance de nos processeurs pour des applications comme l’automotive, les réseaux internet ou le Cloud. Nos produits doivent gagner en robustesse et être capables de parer eux-mêmes
à des défaillances internes. Nous devons mieux comprendre les effets du vieillissement pour définir les contre-mesures adaptées.STMicroelectronics est à l’état de l’art mondial en modélisation. Mais pour nos clients, les mesures sur composants silicium font autorité.
D’où cette collaboration avec le CEA LIST sur le véhicule de test. Il permet d’affiner nos modèles, de tester dif-férentes technologies – 28 et 40 nm bulk, FDSOI 28 nm – et d’envisager des tests en conditions nominales d’utilisation, sur un à deux ans.”
STMICROELECTRONICS. VINCENT HUARD, DEVICE TO PRODUCT RELIABILITY MANAGER
“Vers des processeurs à taux de défaillance garanti”
ILS ET ELLES L’ONT DIT…
AVANCÉE SCIENTIFIQUE
Vers des serveurs à haute efficacité énergétiqueDes outils logiciels ont été développés pour comparer l’efficacité
énergétique de différentes architectures de serveurs selon l’application,
les processeurs utilisés (Intel, ARM-64 bits…) et le mode de
programmation. Objectif : permettre aux industriels de définir a priori
un compromis performance/consommation pour éviter des coûts
énergétiques prohibitifs. Les processeurs ARM, conçus au départ pour
l’embarqué, ouvrent des perspectives prometteuses pour les serveurs
et le calcul haute performance.
28
Rapport d’activité 2014
Systèmes embarqués Composants et mobilité
Embarqué temps réel : quel système d’exploitation pour votre applicatif ?Une plateforme d’accompagne-
ment au choix d’un système
d’exploitation temps-réel (RTOS)
est en cours de développement
pour la mise en œuvre des
logiciels embarqués destinés
aux transports, à la défense, au
manufacturing avancé etc.
Elle prend en compte la sûreté,
la sécurité, les performances,
les contraintes d’utilisation
(coût, qualifications, pays
autorisés…) pour évaluer
différentes solutions en fonction
de l’applicatif utilisé. Fin 2015,
15 RTOS seront répertoriés dans
la base et 5 auront fait l’objet
d’un benchmark.
Réseaux domestiques : 70 % de consommation en moins avec l’éco-routageEntre les équipements connectés
du foyer (smartphones, tablettes,
objets communicants…),
les données suivent le chemin
le plus court, et non le plus
économe en énergie. Une solution
d’optimisation énergétique
du routage et de chacun des
terminaux a été développée
et brevetée. Elle a réalisé, lors
d’une démonstration, un gain de
consommation de 70 %.
Ces travaux sur l’éco-routage
se poursuivent à l’échelle de
grands réseaux d’opérateurs,
via un projet européen et une
collaboration avec un industriel
français.
Le cryptocalcul fait ses preuves sur un cas concret Une tablette Androïd pour
exécuter une application et
crypter des données, un serveur
déporté pour traiter ces données
sans avoir à les déchiffrer et
retourner des résultats chiffrés :
ce dispositif de cryptographie
homomorphe a été démontré
sur un cas concret. Il est
exploitable sur des applications
de télédiagnostic médical,
d’authentification biométrique,
de classification de scénarios de
cyber-attaques etc. Le CEA LIST
a développé un compilateur dédié
et coordonne un projet européen
EIT Digital sur ce sujet avec
notamment Thales et Atos.
Un connecteur qui localise et signale les défauts en temps réelUn démonstrateur de connecteur intelligent pour systèmes électroniques
complexes (aéronautique, spatial, défense) a été développé avec
la société Nicomatic et présenté au salon allemand Electronica. Il utilise
la réflectométrie (OMTDR) pour localiser les défauts francs en temps réel
sur le réseau filaire et les signaler, sans perturber le fonctionnement.
Le potentiel de détection devrait bientôt s’élargir aux défauts non francs.
A la clé : des coûts de maintenance réduits et une sûreté accrue.
“Aucun de nos concurrents mondiaux ne propose notre concept de connecteur intelligent. Or, le besoin existe. Une étude de marché nous a montré qu’il existait dans l’aéronautique un vrai problème de détection de défauts, sur les faisceaux et sur les réseaux électriques. C’est pourquoi nous avons
misé sur un laboratoire commun et sur une collaboration de trois ans avec le CEA LIST.Ce dernier nous apporte son expertise en réflectométrie, le mode de détection que nous avons choisi. En l’intégrant à nos connecteurs classiques, nous créons une nouvelle technologie tout
en capitalisant sur nos marchés exis-tants : aéronautique, mais aussi spatial et défense. Les résultats après un an de collaboration sont prometteurs : pour Nicomatic, le connecteur intelli-gent peut devenir un produit-phare.”
NICOMATIC. ARMANDO ZANCHETTA, DIRECTEUR DE L’INGÉNIERIE
“Prendre une longueur d’avance sur nos concurrents”
ILS ET ELLES L’ONT DIT…
Rapport d’activité 2014
29
En brefSébastien Gérard, chef de
laboratoire au CEA LIST, co-signe
l’ouvrage Modeling and Analysis of
Real-Time and Embedded Systems
with UML and MARTE: Developing
Cyber-Physical Systems, le tout
premier livre sur le langage de
modélisation MARTE, extension
du langage UML pour le temps réel
embarqué.
→ Ericsson utilise depuis des années des outils propriétaires
d’ingénierie dirigée par les modèles. S’il a choisi à partir de
2013 de se tourner vers Papyrus, solution open source, c’est
parce que ces outils n’évoluaient pas assez vite et devenaient
un frein à l’innovation.
L’industriel suédois n’a pas été déçu par les améliorations
livrées fin 2014. L’outil a atteint le niveau de stabilité indus-
trielle requis, il est bien plus agile que les outils commerciaux
existants et au meilleur niveau de l’état de l’art.
UN OUTIL QUI ÉVOLUE EN PERMANENCE Juin 2014 avait vu la sortie de Papyrus 1.0 avec des amélio-
rations portant sur l’expérience utilisateur, les performances
et le passage à l’échelle, la robustesse et la stabilité.
Sur ce troisième objectif, Papyrus a renforcé sa capacité
à gérer la correction de ses évolutions de manière à pouvoir
intégrer des nouveautés en continu: nouvelles fonctions,
suppression ou remplacement de briques technologiques…
Cette capacité à évoluer en permanence permet de four-
nir un outil de développement qui favorise, voire permet
l’innovation dans le domaine numérique. Cela n’est pas
sans risque, d’où la mise en place d’une infrastructure
performante de gestion des non-régressions fonctionnelles
et non fonctionnelles.
Ericsson démarre dès 2015 la mise en production de l’outil
auprès de ses équipes de développement, tout en continuant
à financer d’autres améliorations.
LOGICIELS TEMPS RÉEL : DÉVELOPPEZ STABLE, DÉVELOPPEZ AGILE
DÉFI RELEVÉ. Fournir un outil d’innovation
en ingénierie système et logiciel, aussi
robuste que les outils propriétaires
du domaine.
APPLICATIONS. Développement de logiciels
et systèmes embarqués temps réel.
Avec les travaux réalisés en 2014 pour Ericsson, l’outil Papyrus du CEA LIST fixe un nouvel état de l’art en termes de modélisation UML et SysML et de support aux langages de modélisation métier.
AVANCÉE SCIENTIFIQUE
30
Rapport d’activité 2014
Vérification de logiciels : comment repousser l’état de l’artLes solveurs utilisés en
vérification de logiciels ont peu
de possibilités de coopération
et d’échange d’informations.
Le projet ANR Soprano, auquel
participe le CEA LIST, porte sur
une plateforme de collaboration
entre solveurs (tableaux,
entiers, modèles mémoire…).
Elle permettra des vérifications
plus rapides et rendra possibles
des vérifications aujourd’hui
très délicates. Sont notamment
concernés les programmes à
nombres flottants, utilisés par
exemple dans l’avionique et
l’aérospatiale.
Systèmes embarqués Logiciels et systèmes
“Initialement, Ericsson cherchait à développer ou trouver une alternative open source aux outils commerciaux propriétaires qu’il utilisait pour mo-dé liser ses logiciels et systèmes
embar qués temps réel. Nous avons analysé différentes possibilités. Papy-rus - comme outil de modélisation - et le CEA LIST comme leader du projet, se sont vraiment imposés à nous.
Après quatre ans de collaboration in-tense, nous avons atteint un niveau de maturité qui nous permet de démarrer le déploiement industriel des outils développés chez Ericsson. Le succès de ce projet nous permet maintenant de planifier le dévelop-pement de solutions pour un déploie-ment à plus grande échelle, avec le CEA comme partenaire privilégié.”
ERICSSON. FRANCIS BORDELEAU, PRODUCT MANAGER SOFTWARE DEVELOPMENT
“Le déploiement industriel de nos nouveaux outils commence”
ILS ET ELLES L’ONT DIT…
Modéliser les architectures de contrôle-commande pour le nucléaireUn outil de modélisation
d’architectures de contrôle-
commande nucléaire, adapté aux
fortes volumétries de données,
est en cours de développement.
Basé sur l’environnement
Papyrus du CEA LIST, il propose
un référentiel informatisé,
cohérent et traçable. Il peut servir
à trois usages : la conception
d’architectures fonctionnelle,
système et matérielle ;
la définition/vérification de
règles de sûreté et de sécurité
conformes aux exigences
réglementaires et métier ;
l’aide à la certification.
Real World Systems
Digital System
Programming toolsAnalysis... ...
applicability
efficiency
extensibility
Test Proof
Solvers SOPRANO
Used More
Less Bugs
Safer
Failles de sécurité : les Etats-Unis se tournent vers Frama-CL’outil Frama-C du CEA LIST a été le seul outil au monde à détecter toutes
les failles de sécurité au sein d’un benchmark de référence, satisfaisant
l’exigeant “critère d’Ockham” sur les classes de vulnérabilité logicielle les
plus dangereuses. Cette étude a été menée par le NIST, agence nationale
américaine des normes et technologies. De plus, des travaux américains
ont montré que Frama-C détectait la faille de sécurité Heartbleed
du protocole OpenSSL, qui a impacté 70 % du web mondial en 2014.
Rapport d’activité 2014
31
32
Rapport d’activité 2014
Intelligence ambiante
/ I N T E L L I G E N C E A M B I A N T E
34 35 36 37
Véhicule électrique : l’analyse de données fait parler les batteries
Analyse spatio-temporelle de traces GPS
Des documents multimédia et multilingues classés par thèmes en automatique
Vidéosurveillance : la reconnaissance d’activité voit juste
Trois nouveaux projets pour les grandes surfaces tactiles
Comment extraire et transmettre
des informations pertinentes
des flux massifs de données
générés par les systèmes
informatisés et l’Internet
des Objets ? Comment piloter
ces systèmes eux‑mêmes ?
Comment sécuriser leurs
données grâce à des solutions
de cryptage innovantes ?
Comment affiner notre perception
de l’environnement grâce à
la vision, la géolocalisation,
la réalité augmentée ou
les interfaces homme‑machine ?
Tels sont les enjeux des activités
en Intelligence ambiante
du CEA LIST, menées avec
des industriels des transports,
de la cybersécurité, de l’énergie,
de la santé, de la gestion
électronique de documents, etc.
A RETENIR EN 2014…
Nos partenaires industriels témoignent :
Bureau Véritas, Laurent Midrier, directeur Stratégie et Innovation
ANT’Inno, Pascal Sei, président
34 36
Rapport d’activité 2014
33
→ L’équipe disposait pour seule source de 100 Go de données,
collectées sur 3 véhicules électriques à batteries Li-ion sur
130 000 km parcourus en 3 ans. Restait à faire parler ces
informations dans un langage explicite.
PAS D’APPROCHE BOÎTE NOIRE, DES RÉSULTATS VÉRIFIABLES« Nous ne voulions pas d’une approche “boîte noire”, explique
Frédéric Suard, du CEA LIST. L’objectif était de produire des
résultats vérifiables de manière intuitive par des experts du
véhicule électrique. »
Autre difficulté, les phénomènes étudiés sont multifacto-
riels, avec des variables de forte et de faible influence et des
interactions potentielles entre variables. L’approche dirigée
par les données a eu le mérite d’y mettre bon ordre.
Ainsi, le vieillissement des batteries a été analysé en
termes de perte de capacité et de résistance. La première
s’explique par les conditions environnementales (tempéra-
ture notamment) et la durée de stockage, la seconde par le
style de conduite et d’utilisation. Des données utilisables
pour gérer une flotte de véhicules.
Pour l’estimation de la durée de vie résiduelle, les cher-
cheurs ont bâti un modèle générique en extrayant des
motifs caractéristiques, à partir des variations de tension
et de courant lors de fortes accélérations. À terme, un tel
modèle pourrait être implanté sur une batterie afin de limiter
ce vieillissement grâce à des préconisations de mesures
préventives ciblées.
VÉHICULE ÉLECTRIQUEL’ANALYSE DE DONNÉES FAIT PARLER LES BATTERIES
DÉFI RELEVÉ. Affiner la compréhension
et la modélisation des batteries à partir de données
d’utilisation.
APPLICATIONS.
Gestion de flotte de véhicules électriques.
Gestion optimisée de batteries pour le stockage
stationnaire.
Sans connaissances a priori, sans hypothèse initiale, des chercheurs du CEA LIST ont analysé le vieillissement de batteries de véhicules et modélisé l’estimation de leur durée de vie résiduelle.
Une géolocalisation de documents toujours plus préciseLe CEA LIST, associé au CERTH (Grèce), a obtenu pour la troisième année
consécutive la première place de la campagne internationale MediaEval
en géolocalisation de documents multimédia. Il a localisé à moins d’un
kilomètre près 44 % des 510 000 documents soumis. Ses outils sont
également employés dans le projet européen USEMP (FP7 611 596),
qui poursuit un nouvel objectif : informer les utilisateurs des réseaux
sociaux de la façon dont leurs données personnelles seront exploitées
commercialement.
AVANCÉE SCIENTIFIQUE
34
Rapport d’activité 2014
Intelligence ambiante Big Data
Regroupement de documents : 10 minutes pour traiter 50 000 textesUn outil automatique
de regroupement de documents
textuels a été développé pour une
société de conseil et de veille en
innovation. A partir d’un corpus
de brevets et publications en
anglais, il regroupe les documents
en classes thématiques et décrit
chacune d’elles par une brève
liste de termes qui lui sont
spécifiques. Plus de 50 000
documents peuvent être traités
en moins de 10 minutes sur un
cœur de processeur standard.
BASEBREVETS
CAT. 1
CAT. 3
CAT. 2BASEPUBLICATIONS pem_cell, fuel_cell
pemfcs,proton_exchange,exchange_membrane,hydrogen
…
processeur, multicœurs,architectures, temps réel,RTOS, COTS
“Nous collaborons avec le CEA LIST sur deux projets où l’analyse sémantique joue un rôle décisif. Le premier porte sur la mise en place d’une veille régle-mentaire automatisée, multilingue et multipays, à partir de sources Web.
Bureau Veritas serait le tout premier acteur du marché à offrir ce service, qui aurait une réactivité inégalée. Second projet, l’analyse temps réel de nos rapports d’audit et d’inspection en anglais, pour dégager des tendances et
des statistiques ; par exemple, quelles sont les principales non-conformités sur tel type de machine, ainsi que les causes de chaque non-conformité ? Nous avons retenu le CEA LIST car son outil d’analyse sémantique a une capacité unique à dégager du sens et de la valeur ajoutée. Les résultats après deux ans de travaux sont prometteurs. Nous disposerons des premiers démonstrateurs en 2015.”
BUREAU VERITAS. LAURENT MIDRIER, DIRECTEUR STRATÉGIE ET INNOVATION
“Créer de nouveaux outils grâce à l’analyse sémantique”
ILS ET ELLES L’ONT DIT…
Des solutions pour l’analyse spatio-temporelle de traces GPSIl devient possible d’étudier
finement les modes
de déplacements individuels
à l’échelle d’une ville, ou
la mobilité d’espèces protégées
au sein d’un écosystème.
Ceci grâce à des solutions
d’indexation qui préservent
la structure spatio-temporelle
de traces GPS et permettent leur
traitement par des algorithmes
dimensionnés pour le Big Data.
L’utilisation d’un environnement
Hadoop-Mapreduce permet de
distribuer automatiquement
les données sur un cluster
de serveurs et de paralléliser
les calculs.
Nouveau : le GPS a aussi des yeuxFaire de la localisation par vision
en temps réel et en embarqué,
c’est possible : un prototype
de carte optimisée (architecture
matérielle, partitionnement
logiciel) a été développé pour
la société M3Systems et testé
en laboratoire. L’objectif est
de combiner cette fonction
avec un GPS, via une fusion
de capteurs avec rétroaction,
pour proposer de la localisation
renforcée et de la traçabilité dans
des applications professionnelles.
Des tests grandeur nature sur
véhicule auront lieu en 2015.
Rapport d’activité 2014
35
→ Les dernières technologies de
« clustering » (classification non su-
pervisée) du CEA LIST dépassent les
possibilités des outils du marché. Elles
ne sont limitées ni à un type de média
– texte, image, vidéo – ni à une langue,
ni à un format : tweet, brevet, thèse…
100 000 DOCUMENTS CLASSÉS EN UN TEMPS RECORDCes technologies sont issues du
projet ANR Périplus, conclu par une
démonstration éloquente : 100 000
documents comprenant des textes en
DES DOCUMENTS MULTIMÉDIA ET MULTILINGUESCLASSÉS PAR THÈMES EN AUTOMATIQUEÀ partir d’une base de documents multimédia et multilingues, de nouveaux outils de partitionnement réalisent un classement thématique selon un compromis rapidité/qualité paramétrable. Plusieurs transferts industriels sont en cours.
“Notre offre en gestion électronique de documents est basée sur l’analyseur linguistique LIMA du
CEA LIST. Elle nous a permis de conquérir des clients comme Eurocopter, l’IRSN ou plusieurs ministères et organismes publics étrangers. Nous menons un effort de recherche régulier pour l’améliorer à travers des contrats de R&D : dans notre métier, les innovations ont un impact commercial à moyen ou long terme.Plusieurs avancées importantes ont été enregistrées en 2014. Outre la nouvelle version de notre plateforme, la V5,
nous avons retravaillé avec le CEA sur l’ouverture à la langue chinoise de notre solution ainsi que sur l’améliora-tion du traitement de la langue arabe et l’organisation des résultats de recherche par classes de pertinence. Enfin, nous mettons en place une fonction de regroupement thématique de documents (“clustering”) et une fonction de veille automatique : elle alertera les utilisateurs de la plateforme sur les nouveaux documents qui y sont versés, en fonction de leur profil.”
ANT’INNO. PASCAL SEI, PRÉSIDENT
“ Plusieurs avancées importantes en 2014”
ILS ET ELLES L’ONT DIT…
DÉFI RELEVÉ. Faire du classement
thématique précis et/ou rapide sur
des bases de documents hétérogènes.
APPLICATIONS. Gestion électronique
de documents, veille technologique
et média, sécurité.
français et en anglais, des photos et
des vidéos, classés par catégories thé-
matiques sans aucune intervention
humaine.
Pour y voir clair dans une telle
diversité, l’outil range ces documents
dans un référentiel commun en affec-
tant à chacun des mots-clés simples, à
la portée d’un cerveau humain. Faciles
à extraire des textes, ces mots-clés
sont générés grâce à une analyse
sémantique pour les images et vidéos.
Le classement devient alors possible,
avec un nombre de thèmes paramé-
trable selon le délai et le niveau de
précision souhaités.
Le projet Périplus, conduit avec des
partenaires comme Alcatel Lucent ou
Médiapart, a permis de construire un
socle scientifique et technique solide.
Il est maintenant décliné pour divers
usages dans le cadre de collaborations
industrielles. Un prototype a été dé-
veloppé pour faire du classement de
textes en six langues. Des travaux sont
en cours avec la start up ANT’inno ou
la société d’études marketing TKM.
AVANCÉE SCIENTIFIQUE
36
Rapport d’activité 2014
Intelligence ambiante Capteurs intelligents et interactions
Enseigner l’électronique embarquée en mode ludique et interactif Le CEA LIST participe à un projet
européen sur une plateforme de
réalité augmentée destinée à
l’enseignement de l’électronique
embarquée. Sa contribution porte
sur un stylo haptique, capable
d’émettre des stimulations
thermiques et vibro-tactiles,
et sur sa localisation 3D.
Deux prototypes de
la plateforme sont en
évaluation dans des
universités pour valider leur
acceptation par les étudiants.
Dans l’industrie, un tel outil
peut servir à la formation et
à l’accompagnement sur le poste
de travail.
Trois nouveaux projets pour les grandes surfaces tactilesTrois nouveaux projets ont
confirmé le potentiel de la
technologie iSurf d’interaction
sensorielle et ambiante appliquée
sur de grandes surfaces :
une maquette de format A4
comportant des formes complexes
3 D, un démonstrateur vertical
de 1m2 pour un distributeur
automatique, et une version de
format 250 cm x 120 cm intégrée
à une plaque de plâtre.
La technologie iSurf, basée sur
des capteurs d’effort capacitifs,
est bien moins chère que les
solutions concurrentes et offre
une bonne précision relative.
Deux brevets ont été déposés.
Performances à l’état de l’art pour les électrodes diamant 3DDe nouvelles électrodes
diamant 3D aux performances
électrochimiques à l’état de l’art
ont été validées et brevetées.
Elles sont fabriquées par dépôt
du diamant nanocristallin sur
un substrat 3D, et non plus
planaire. Ce substrat peut
être une forêt de nanotubes
de carbone ou une mousse de
polypyrrole.
La capacité élevée et la faible
impédance de ces électrodes,
ainsi que les qualités
intrinsèques du diamant,
les destinent notamment
aux implants biomédicaux et
aux super-condensateurs.
→ La personne qui se trouve face à vous est-elle en train
de cuisiner, de lire, de manger ? Il vous suffit de l’observer
pour le savoir. Mais si vous confiez cette tâche à un système
de détection automatisé, à partir d’images vidéo, c’est une
autre affaire… C’est à ce défi que le CEA LIST s’est attaqué
avec succès : son algorithme, finalisé et breveté en 2014,
a enregistré un taux record de 83 % de bonnes détections.
VERDICT QUASIMENT EN TEMPS RÉELIl fonctionne par apprentissage statistique, à partir de deux
sources : l’inventaire des micro-gestes du corps humain
(lever l’avant-bras, tourner la tête…), décrits depuis chacune
de ses articulations ; le recoupement de cette base avec des
scènes caractéristiques des différentes tâches à reconnaître.
L’algorithme peut alors observer des scènes réelles, dé-
tecter puis combiner les micro-gestes et délivrer son verdict,
en temps réel si l’application l’impose.
Les chercheurs travaillent sur plusieurs pistes pour
aller au-delà des 83 % : modifier la base d’apprentissage,
affiner le poids de chaque micro-geste dans le processus
de reconnaissance, alimenter l’algorithme en informations
complémentaires… De quoi répondre rapidement à des
exigences de niveau industriel pour reconnaître une seule
activité ou dissocier des activités très différentes.
* selon le référentiel de l’université technologique de Munich
(TUM)
VIDÉOSURVEILLANCELA RECONNAISSANCE D’ACTIVITÉ VOIT JUSTE
DÉFI RELEVÉ. Déterminer la nature d’une activité
humaine en quasi temps réel, uniquement à partir
d’images vidéo.
APPLICATIONS. Suivi d’activité de personnes âgées,
interactions opérateur/robot, domotique, détection
de comportements à risque…
Avec 83 % de taux de résultats valides*, le nouvel algorithme de reconnaissance d’activité humaine du CEA LIST fixe un nouvel état de l’art. De quoi envisager rapidement des applications industrielles.
AVANCÉE SCIENTIFIQUE
Rapport d’activité 2014
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38
Rapport d’activité 2014
Rayonnements ionisants pour la santé
/ R AY O N N E M E N T S I O N I S A N T S P O U R L A S A N T É
40 41
Radiologie interventionnelle : premiers pas vers une pédagogie de la dose
Radiothérapie faible champ : un calorimètre pour la caractérisation dosimétrique
Premiers contrats industriels pour DOSEO
Suivi orthopédique en tomographie RX
45
Grâce aux outils d’étalonnage
et de métrologie de la dose,
à l’instrumentation et
à la simulation, la radiothérapie
et l’imagerie X donnent naissance
à de nouvelles solutions
de médecine personnalisée.
Ces solutions sont elles‑mêmes à
l’origine de thérapies innovantes,
plus efficaces et plus sûres pour
le patient et le personnel soignant.
Le CEA LIST collabore avec tous
les acteurs du domaine : industriels,
centres cliniques, chercheurs et
acteurs réglementaires.
En particulier dans le cadre
de la plateforme DOSEO, dédiée
à la métrologie, la formation et
la R&D en radiothérapie et imagerie.
A RETENIR EN 2014…
Nos partenaires industriels témoignent :
Méditest, Bruno Torrès, président
Rapport d’activité 2014
39
Radiothérapie faible champ : un calorimètre pour la caractérisation dosimétriqueUn nouveau calorimètre graphite a été développé et
validé pour réaliser une mesure absolue de la dose
délivrée par des faisceaux de radiothérapie de
diamètre inférieur au centimètre. La surface
du détecteur étant supérieure à la section du
faisceau, la grandeur mesurée est le produit d’une
dose absorbée par une surface.
Les travaux se poursuivent, afin de traduire
la grandeur mesurée avec ce nouveau dosimètre
primaire en données faciles à exploiter
par les physiciens médicaux.
→ Calculer la dose reçue par un chirurgien au niveau du
cristallin, organe très sensible aux rayons X, prenait jusqu’ici
deux cents heures. Trop long pour être envisageable. Avec la
nouvelle méthode de calcul basée sur l’approche Monte-Car-
lo, le délai est passé à quelques secondes, ce qui rend possible
l’utilisation en formation.
Deux avancées ont permis ce saut technologique. D’abord,
un algorithme de réduction de variance qui contourne les
difficultés de calcul liées à la faible probabilité que les
particules sources atteignent l’œil du praticien. Ensuite,
un nouveau mode de représentation de la source X : le très
lourd fichier d’espace des phases est remplacé par un modèle
numérique et les photons sont échantillonnés bien plus vite.
SENSIBILISER LES CHIRURGIENS À LA RADIOPROTECTIONLa société Esprimed, partenaire du CEA LIST sur ce projet,
va dans un premier temps l’intégrer à son environnement
virtuel de formation. Le chirurgien qui active la source X
verra s’afficher la dose délivrée instantanée et cumulée, et
pourra en temps réel adapter son geste pour minimiser cette
dose et donc les risques encourus.
Cette “pédagogie de la dose” est essentielle car l’utilisation
de la radiologie interventionnelle devrait quadrupler d’ici
dix ans en cardiologie, neurologie, cancérologie etc. Or, les
chirurgiens sont encore trop peu sensibilisés aux risques liés
à l’utilisation des rayonnements ionisants, et ne mesurent
pas les effets à long terme d’une multitude de petites doses
reçues au cours de leurs interventions.
RADIOLOGIE INTERVENTIONNELLE :PREMIERS PAS VERS UNE PÉDAGOGIE DE LA DOSE
DÉFI RELEVÉ. Ramener de
200 heures à quelques secondes
le temps de calcul de la dose
reçue au niveau de l’œil.
APPLICATIONS. Formation/
sensibilisation des chirurgiens
aux risques de la radiologie
interventionnelle.
Quelle est la dose reçue par le chirurgien lors d’une opération en radiologie interventionnelle ? Une méthode de calcul développée au CEA LIST permet de le déterminer en quasi temps réel, pour des besoins de formation.
AVANCÉE SCIENTIFIQUE
“Tout instrument de mesure de rayons X basse énergie doit être étalonné une fois par an. Meditest, qui vend ces instruments aux plateaux d’imagerie médicale, les retournait jusqu’ici aux constructeurs, aux Etats-Unis ou en Suède. Grâce aux
compétences que nous a transférées le CEA LIST, nous sommes désormais accrédités (COFRAC, ISO) et nous assurons nous-mêmes l’étalonnage dosimétrique.Nous offrons ainsi à nos clients des délais d’une semaine au lieu d’un mois,
et des étalonnages plus complets. De plus, nous pouvons proposer une prestation d’étalonnage à des plateaux d’imagerie qui ne sont pas clients chez nous. Enfin, nous prospectons les constructeurs américains d’instru-ments de mesure : pour eux, il est plus simple de faire étalonner en Europe les produits de leurs clients européens. Radcal, un acteur majeur du marché, s’appuie désormais sur nous.”
MÉDITEST. BRUNO TORRÈS, PRÉSIDENT
“Un transfert de compétences qui nous ouvre de nouveaux marchés”
ILS ET ELLES L’ONT DIT…
40
Rapport d’activité 2014
Rayonnements ionisants pour la santé Dosimétrie et modélisation
AVANCÉE SCIENTIFIQUE
Premiers contrats industriels pour DOSEOInaugurée fin 2014, la plateforme DOSEO (métrologie, for-
mation et R&D en radiothérapie et imagerie) est déjà engagée
dans plusieurs accords avec des industriels. L’équipementier
Varian y forme ses clients à l’utilisation de ses accélérateurs.
La PME lorraine Cibio, accueillie sur place pour cinq ans,
développe, en s’appuyant sur l’expertise des équipes du CEA
LIST, des méthodes de contrôle dosimétrique adaptées aux
dernières techniques de radiothérapie et utilise les moyens
expérimentaux de la plateforme. Ces accords témoignent du
caractère unique de DOSEO dans le paysage européen.
Suivi orthopédique : vers une imagerie faible dose et faible coûtUne méthode d’échantillonnage
volumique et surfacique 3 D de
segments osseux en tomographie
RX a été développée et brevetée.
Elle permet de diagnostiquer et de
suivre une articulation malade en
divisant par dix la dose au patient
grâce à la forte réduction du
nombre de vues nécessaires.
Une campagne d’essais a
été menée sur échantillons
biologiques à Digiteo Saclay.
Le projet ANR Voxelo vise la
réalisation d’un scanner bas
coût qui équiperait des centres
d’imagerie urbains.
→ Les vertus thérapeutiques des nanodiamants hydrogé-
nés ont été découvertes grâce à l’intuition de Tristan Petit,
étudiant en thèse*, chargé au départ d’étudier deux types de
traitements de surface appliqués aux nanodiamants.
L’un de ces traitements, l’hydrogénation, crée à la surface
du grain nanométrique de diamant des liaisons carbone
– hydrogène. Sous irradiation, ces nanodiamants hydrogé-
nés génèrent des électrons qui produisent eux-mêmes des
radicaux libres oxygénés. Fatal pour les cellules tumorales
radiorésistantes, qui atteignent alors un état dit de “sénes-
cence” : leur cycle cellulaire se bloque.
UNE PRODUCTION EXALTÉE DE RADICAUX LIBRESLe phénomène est d’autant plus efficace qu’à l’échelle d’un
nanodiamant de 5 nanomètres de diamètre, 10 à 15 % des
atomes se trouvent en surface et sont susceptibles de former
des liaisons carbone – hydrogène lors de l’hydrogénation. La
production de radicaux libres est donc exaltée par rapport
au diamant massif.
Un premier brevet a été déposé. Une thèse menée par la
Direction des sciences du vivant du CEA étudie aujourd’hui
les mécanismes biologiques en jeu**. Côté CEA LIST, une
autre thèse a débuté en 2014, axée cette fois sur le lien
entre irradiation et émission des électrons et production
des radicaux libres. En parallèle, des essais in vivo sur petit
animal vont être lancés, pour confirmer les effets constatés
jusqu’ici in vitro.
* récompensé depuis par le prix de thèse du réseau C’Nano
National 2014, catégorie Recherche interdisciplinaire
**(Grall et al, Biomaterials 2015)
LES VERTUS THÉRAPEUTIQUES DESNANODIAMANTS HYDROGÉNÉS DÉFI RELEVÉ. Mettre au point l’hydrogénation
des nanodiamants, découvrir et comprendre
leur effet radiosensibilisant sur les cellules
cancéreuses radiorésistantes
APPLICATIONS. Biomédical : traitement
des tumeurs radiorésistantesMettez des cellules tumorales radiorésistantes au contact de nanodiamants hydrogénés : la radiothérapie devient efficace et divise par trois leur index de prolifération cellulaire. Un effet inattendu qui alimente désormais un important programme de recherche.
Rapport d’activité 2014
41
/ N O S S T A R T U P S
ANT’INNO POURSUIT SON DÉVELOPPEMENT À L’INTERNATIONALANT’inno a poursuivi son développe-
ment à l’international avec le démarrage
de nouveaux projets au Maroc et au
Cameroun, la signature d’un partenariat
aux Emirats arabes unis et plusieurs
visites de prospection en Chine.
En France, la société a remporté
un appel d’offres sur la gestion de la
documentation technique de la Tour
Eiffel, ainsi qu’un marché sur des outils
de traitement d’images. La version 5 de
l’ANT’box a été lancée ; elle est plus ra-
pide, plus personnalisable et plus riche
en fonctionnalités.
KRONO-SAFE DOUBLE SON CHIFFRE D’AFFAIRES ET SES EFFECTIFSKrono-Safe a connu une année de
croissance soutenue, avec le doublement
du chiffre d’affaires et l’embauche de
nombreux collaborateurs : l’entreprise
compte plus de 20 personnes fin 2014.
C’est également une année charnière
pour la finalisation de son produit AS-
TERIOS, la préparation d’une seconde
levée de fonds et la négociation de
contrats à long terme avec des clients
industriels majeurs. Leur concrétisation
est prévue sur 2015.
RB3D S’INSTALLE DANS 1 500 M2 DE LOCAUX NEUFSRB3D a emménagé dans un site de
production neuf de 1 500 m² où elle
continue de développer sa gamme de
cobots multiaxes, capables d’amplifier
la force des opérateurs.
Leurs domaines d’utilisation s’éten-
dent désormais à la forge, la fonderie,
l’automobile, l’aéronautique…
En parallèle, 4 exosquelettes destinés
à soutenir des gestes professionnels
sont en cours de réalisation. Ils seront
bientôt testés sur les chantiers routiers
de Colas, dans des magasins Point P,
dans le cadre d’un projet DGA etc.
TRUSTINSOFT CONQUIERT DE NOUVEAUX SECTEURS INDUSTRIELSFerroviaire, spatial, télécoms, défense :
ce sont les quatre nouveaux secteurs
industriels dans lesquels TrustInSoft
a signé des accords de collaboration.
La start-up, spécialiste de la sécurité
des logiciels, propose des solutions
basées sur la technologie Frama-C du
CEA LIST pour garantir la qualité des
développements menés par ses clients.
CONTRÔLE NON DESTRUCTIF : AIRBUS QUALIFIE UNE MÉTHODE DE M2MLa méthode de contrôle SAUL (Surface Adaptive Ultrasound)
de M2M a été qualifiée en production par Airbus sur la gamme
des produits MultiX. Entièrement automatisée, cette méthode
est capable de gérer plus de 250 géométries – surfaces planes,
concaves ou convexes – pendant l’inspection, avec une sonde
unique. D’autre part, la méthode TFM en temps-réel (Total Fo-
cusing Method), qui permet de mieux détecter et caractériser les
défauts, est désormais proposée sur l’appareil portable GEKKO.
Ce dernier fait partie des lauréats des XIXe Palmarès Technolo-
giques organisés par le magazine Mesures.
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Rapport d’activité 2014
Nos startups
DIOTASOFT DÉMARRE SON ACTIVITÉ D’ÉDITEURDiotasoft a concrétisé son position-
nement en tant qu’éditeur, amorcé dès
2013, par la vente de premières licences
logicielles. La société a par ailleurs lancé
des partenariats stratégiques pour le
déploiement industriel de ses solutions,
notamment avec Dassault Aviation et
Volkswagen, Elle a engagé, comme chef
de file, le projet collaboratif NASIMA
avec Renault, Air Liquide, DCNS, Atos…
Elle a en outre intégré la French Tech
et été retenue dans la feuille de route
ministérielle « Industrie du futur ».
WIN MS EN EUROPE, AU MOYEN-ORIENT ET EN ASIEWiN MS a accéléré son développe-
ment international, avec le soutien de
Generis Capital et CEA Investissement
qui ont investi 800 k€ dans la société.
Les ventes aéronautiques continuent
en Europe et au Moyen Orient. Elles
démarrent en Asie, avec une nouvelle
version du produit pour la localisation
des pannes sur les câbles des avions.
Quant au produit WiN MS INFRA pour
la lutte contre le vol de câbles, il est
homologué et déployé sur les réseaux
ferrés français depuis juillet 2014.
ARCURE SIGNE UN MARCHÉ MAJEURLe groupe allemand Sick, un des leaders mondiaux des capteurs industriels, a choisi
la technologie de vision stéréoscopique et de traitement d’images développée par
Arcure comme base de sa nouvelle ligne de capteurs 3D pour la détection d’obstacles
en environnements sévères.
L’accord conclu entre les deux sociétés consacre les options technologiques
mises en œuvre dans le système Blaxtair® de détection de piétons, qui font tous les
jours leurs preuves dans des conditions extrêmes et permet à Arcure de bénéficier
désormais de la longue expérience de SICK dans la conception de capteurs industriels.
DEUX NOUVEAUTÉS PRODUITS CHEZ HAPTIONHaption a lancé fin 2014 une nouvelle version de son pro-
duit-phare, le dispositif haptique Virtuose 6D. Sa taille et son
rapport de force évoluent, des interfaces d’interaction spéci-
fiques ont été ajoutées, notamment une poignée destinée à de
la téléopération en milieu nucléaire.
Autre nouveauté, le logiciel IPSI4Tecnomatix, un plug-in
destiné à l’outil Tecnomatix Process Simulate de Siemens. Basé
sur un système physique de gestion des collisions en temps réel,
il permet d’animer des modèles humains en temps réel.
DEUX CERTIFICATIONS POUR EXTENDEExtende a obtenu les certifications ISO
9001 et ISO 14001 (environnement)
de son système de management de la
qualité.
Tout en continuant à animer des
formations au logiciel CIVA dans de
nombreux pays, la société a préparé la
sortie de la version 2015. Elle comporte
plusieurs nouveautés importantes, en
particulier l’amélioration des outils de
simulation et l’arrivée d’un puissant outil
d’analyse des données d’acquisition.
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Rapport d’activité 2014
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/ O R G A N I G R A M M E D U C E A L I S T
Directrice : Karine Gosse
Directeur adjoint, Affaires générales :
Etienne Garderet
Unité Communication :
Elisabeth Lefèvre-Remy
Unité administrative et financière :
Philippe Lecestre
Adjoint directrice, Programmes :
Jean-Marc Alexandre
Adjoint directrice, Commercial :
Laurent Disdier
Adjoint directrice, Scientifique :
Jean-Noël Patillon
Adjoint directrice, Europe :
Didier Vanden Abeele
DACLEDépartement Architecture Conception
et Logiciels Embarqués :
Thierry Collette
DILSDépartement Ingénierie Logiciels et Systèmes :
François Terrier
DIASIDépartement Intelligence Ambiante et
Systèmes Interactifs :
François Gaspard
DISCDépartement Imagerie Simulation
pour le Contrôle :
Clarisse Poidevin
DM2IDépartement Métrologie,
Instrumentation et Information :
Mehdi Gmar
LNHBLaboratoire national Henri-Becquerel :
Loïc Lenoir de Carlan
44
Rapport d’activité 2014
10, 19
33
3911, 27
Organigramme Index
/ I N D E X
Manufacturing avancé
Intelligence ambiante
Rayonnements ionisants pour la santé
Systèmes embarqués
Ingénierie
logicielle
Réalité
augmentéeCobotique,
robotique
Contrôle
non destructif
Simulation
interactive
Instrumentation
Diamant
Imagerie X, radiologie
interventionnelle
Radiothérapie
Etalonnage
dosimétrique
Traitement
du signal
Architectures,
processeurs
Connecteur
intelligent
Analyse
de données
Analyse
sémantique,
classement
automatique
Reconnaissance
d’activité
Localisation,
géolocalisation
Interfaces
tactiles
CryptocalculEmbarqué temps réel
Analyse
formelle
Sécurité, cybersécurité
Usine du futur
Smart life,
smart city
Carnot
Santé, médecine personnalisée
Big data
10, 30 31
14, 15, 23
14, 20, 21
14, 2224, 25
37, 4140, 41
40, 4140
24, 25
28
29
34, 3534, 35, 36
3735
37
29
23, 31
22
10, 15, 31
14, 15
16, 172, 7,
21, 23, 40
10, 17, 40
34, 35
Rapport d’activité 2014
45
46
Rapport d’activité 2014
Rapport d’activité 2014
47
CONTACT
CEA LIST : info-list@cea.fr, 01 69 08 25 01
http://www-list.cea.fr
http://www.youtube.com/user/CEALISTinstitute
Cré
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