Rapport d'activité 2014 [pdf, 6Mo]

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


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


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


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


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


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


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 :




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 :




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 :



– 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,



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 :



– 10 partenariats avec des centres cliniques ou des industriels.

3.


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


Résultats industriels

/ R É S U L T A T S I N D U S T R I E L SUsine du futur





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…

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us

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14




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.

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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.


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.

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3S

16




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.


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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17

18


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


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


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.


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”



22


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.


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.


24


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”


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.


25

26


Systèmes embarqués

/ S Y S T È M E S E M B A R Q U É S

28 29

30

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.



STMicroelectronics, Vincent Huard, Device to Product Reliability Manager

Nicomatic, Armando Zanchetta, directeur de l’ingénierie

Ericsson, Francis Bordeleau, Product Manager Software Development


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”



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


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”



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.


30


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”


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.


31

32


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.



Bureau Véritas, Laurent Midrier, directeur Stratégie et Innovation

ANT’Inno, Pascal Sei, président

34 36


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.


34


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”


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.


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”


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.


36


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.



37

38


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.



Méditest, Bruno Torrès, président


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.


“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”


40


Rayonnements ionisants pour la santé Dosimétrie et modélisation


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.


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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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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43

/ 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


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


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


45

46



47

CONTACT

CEA LIST : [email protected], 01 69 08 25 01

http://www-list.cea.fr

http://www.youtube.com/user/CEALISTinstitute

Cré

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Documents

Rapport d'activité 2014 [pdf, 6Mo]