Rapport d'activités - 2002-2005

R a p p o r t

d’act iv ité

L I R M M2 0 0 22 0 0 5

Sommaire

Présentation du laboratoire .................................................................... 7

Les départements

Informatique .....................................................................................................27 Microélectronique ............................................................................................41 Robotique .........................................................................................................55

Les équipes-projets Informatique

APR....................................................................................................................65 ARITH ................................................................................................................75 D’OC ..................................................................................................................87 IDC ...................................................................................................................105 IHMH ................................................................................................................117 KAYOU ............................................................................................................125 MAB .................................................................................................................145 RCR..................................................................................................................159 TAL ..................................................................................................................167 VAG..................................................................................................................177 WEB.................................................................................................................189

Les équipes-projets Microélectronique

CCSI.................................................................................................................205 TCSI .................................................................................................................249

L’équipe-projet Microélectronique/Robotique

DEMAR ............................................................................................................283

Les équipes-projets Robotique

ARCHI..............................................................................................................297 DEXTER...........................................................................................................307 ICAR.................................................................................................................325 NERO...............................................................................................................341

Les services

Administration, Logistique, Bibliothèque, Communication ......................353 Service Technique et Informatique ..............................................................355

Annexes

Présentation du laboratoire

LIRMM - Rapport d’activité 2002-2005 Introduction

Ce rapport présente le bilan des activités de recherche du LIRMM, au cours de la période 2002-2005. Le LIRMM (Laboratoire d’Informatique, de Robotique et de Microélectronique de Montpellier) est une unité mixte de recherche CNRS et Université Montpellier II, structurée en trois départements de recherche scientifique et deux services communs (administratif et logistique, technique). Créé en 1992, par une volonté scientifique commune du CNRS et de l'Université Montpellier II, sur la base de la fusion de deux laboratoires (CRIM et LAMM), le LIRMM regroupe ainsi des informaticiens, des microélectroniciens, des automaticiens et des roboticiens. Avec un large spectre de compétences dans les domaines des sciences et technologies de l’information, de la communication et des systèmes (STICS), le LIRMM couvre les sections 7 et 8 du comité national (27, 61 et 63 du CNU). De l’information aux systèmes, de la technologie à l’humain et aux usages, les activités de recherche du LIRMM concernent la conception et la vérification de systèmes intégrés, mobiles, communicants, la modélisation de systèmes complexes à base d'agents les études en algorithmique, bioinformatique, interactions homme-machine, robotique,...etc. Une des particularités du LIRMM est que théorie, outils, expérimentations et applications sont des facettes de nos recherches présentes dans tous nos domaines de compétence scientifique. Ces activités sont développées dans trois départements scientifiques de recherche : informatique, microélectronique et robotique. Près de 300 personnes sont regroupées aujourd’hui dans un bâtiment construit lors de la création du laboratoire en 1992, complété par la suite par une extension et une halle technologique pour la robotique, dans un nouveau campus (Saint-Priest) qui devrait regrouper à terme l’ensemble des laboratoires et des plateformes1 des domaines des STICS et du SPI de l’Université Montpellier II. L’accompagnement de la croissance du laboratoire et sa cohésion sont des enjeux fondamentaux. L’objectif principal de la direction est de positionner le LIRMM comme un laboratoire d’excellence à l’échelle européenne, en encourageant la recherche fondamentale et appliquée, et le développement de projets interdisciplinaires. L’organisation progressive du laboratoire en « équipes-projet » contribuera à atteindre cet objectif et à améliorer la lisibilité de nos activités de recherche. Nos grandes thématiques de recherche sont :

Département Informatique

• Algorithmique : bioinformatique, réseaux, cryptographie, graphes, combinatoire

• Bases de données et systèmes d'information : médiation, fouille de données, entrepôts de données

• Génie logiciel : langages de programmation, objets, composants, ingénierie des modèles

• Intelligence artificielle : agents, apprentissage, contraintes, représentation des connaissances, raisonnement

• Interaction homme-machine : langage naturel, hypermédia, e-learning

1 Notamment pour le LIRMM les plateformes technologiques en informatique, robotique et microélectronique, ainsi que les plateformes technologiques d’intérêt national en CAO et en Test du GIP CNFM.

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Département Microélectronique

Conception et test de systèmes et circuits intégrés microélectroniques :

• Systèmes et circuits complexes hautes performances

• Systèmes et circuits intégrés reconfigurables

• Systèmes hétérogènes (Mixtes, MEMs…)

Département Robotique

• Synthèse de systèmes dynamiques complexes (robotique médicale, robotique parallèle, locomotion artificielle)

• Navigation, perception et pilotage de véhicules autonomes (vision/image, robotique sous-marine, réalité virtuelle, téléapplications)

• Gestion et supervision de systèmes complexes (architecture de commande, modélisation d’entreprises)

• Image (analyse, traitement, codage), de la modélisation 3D à la réalité virtuelle et augmentée

1. Croissance : dynamisme et … déséquilibres La croissance du LIRMM doit être observée avec attention selon deux aspects : équilibre des populations scientifique et technique d’une part, et accueil de l’ensemble des personnels d’autre part.

1.1. Equilibre des populations

Au 1er décembre 2005, la composition du LIRMM est la suivante :

Type de collaborateur Nombre

Chercheurs 30 Enseignants-chercheurs 94 ITA 18,6 équivalent temps plein IATOS 4,9 équivalent temps plein Doctorants 134 Chercheurs contractuels (hors doctorants) 2,6 ITA contractuels 6 Population totale 290,1

Tableau 1 – composition du LIRMM

Comme le montre le graphique synthétique suivant, la très forte croissance du laboratoire en chercheurs n’a pas été accompagnée par un potentiel IATOS suffisant aux niveaux administratifs et techniques : des demandes prioritaires ont été formulées dans ce domaine, notamment lors du dernier entretien « objectifs-moyens » mené en septembre 2005, avec le CNRS et l’Université. Ces demandes sont essentielles pour le LIRMM, compte tenu de la mise en place de nouveaux projets scientifiques et d’une forte implication dans des actions européennes.

8

0

20

40

60

80

100

120

140

1992 2002 2004 2005

chercheurs/enseignants-chercheursITA/IATOS

Figure 1 – croissance de la population 1992-2005

De plus, la pyramide des âges ci-dessous montre clairement que la population ITA-IATOS est, en moyenne, près de deux ans plus âgée que la moyenne du laboratoire, tout type de permanents confondus : si rien n’est fait très vite, la situation deviendra intenable avant la fin du prochain contrat quadriennal.

Figure 2 - pyramide des âges du Lirmm

On doit noter que cette croissance s’est encore accélérée depuis 2002, signe que le LIRMM attire toujours plus de chercheurs et enseignants-chercheurs. Ainsi, cette année, le LIRMM a accueilli 19 personnes (recrutement de 3 ITA et 1 IATOS, 3 chercheurs CNRS et 12 enseignants-chercheurs) et a connu 6 départs (départs à la retraite : 2 ITA, 3 enseignants-chercheurs ; 1 mutation).

7

37

44 43

66

23 25

26

5

0

5

8

11

1

1

9

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50

>60

>50

>40

>30

>20

total (moy : 45,3) universités (45,8) cnrs-inria (42,0) ita-iatos (47,0)

9

Cette croissance est encore renforcée par l’accueil de doctorants (134 à ce jour) et de stagiaires (une centaine d’étudiants en DEA/Master et autant de stagiaires d’écoles d’ingénieurs ou d’universités) : ainsi, en période « de pointe », le LIRMM accueille environ 450 personnes.

1.2. Accueil de l’ensemble des personnels

Il est devenu urgent et indispensable d’offrir un meilleur accueil des personnels, et prioritairement des doctorants, en matière de locaux : en plus d’une saturation décrite ci-dessous, des problèmes de sécurité ont été identifiés et signalés à nos tutelles, et une réorganisation des espaces s’impose.

La surface construite totale mise à disposition du LIRMM est de 4355 m2, dont 3545 m2 de surface utile. Cette surface utile se compose en fait de deux types de locaux : ceux prévus (et conçus) pour être des salles d’expérimentation (900 m2 dans les locaux d’origine, plus 220 m2 dans la halle robotique), et ceux prévus pour être des bureaux (1890 m2 au total).

Si la destination première de l’ensemble des locaux avait été respectée, et que seules les surfaces de bureaux avaient été utilisées à cette fin, un collaborateur du LIRMM ne disposerait que de 6.3 m2 (1890 ÷ 300) en période « calme » et 4.2 m2 (1890 ÷ 450) en période « de pointe » de février à juillet. Nous avons donc été contraints d’utiliser certaines zones d’expérimentation (900 m2 répartis en 4 halles) en tant que bureaux de fortune, pour amener la surface totale de « bureaux » à 2790 m2 afin de porter ces valeurs à, respectivement, 9.3 m2 et 6.2 m2, ce qui nous paraît encore insuffisant. Dans ce contexte, il est important d'inscrire une extension du LIRMM dans le prochain plan Etat Région.

2. Budget Le budget consolidé du laboratoire se situe autour de 12 M €. En faisant abstraction des salaires des permanents et doctorants du laboratoire, le budget annuel est de l’ordre de 2,2 M€, avec une capacité financière d’environ 4 M€ en prenant en compte les reports sur les contrats. La dotation de base du CNRS a été de 240 k€ en 2005 (178 k€ en moyenne), celle de l’Université Montpellier II de 248 k€ (141 k€ en moyenne).

CREDITS CNRS (en k€) 2005 2 004 2 003 2 002 Soutien de base 240 160 153 159 Dotation exceptionnelle 14 Divers dotation 40 Crédits CPER 152 Actions Spécifiques 374 400 473 Contrats Industriels + ACI etc. 345 419 472 279 Contrats CEE 295 177 137 264 Colloques 13 TOTAL CNRS 947 1 282 1 162 1 175 CREDITS UNIVERSITE MONTPELLIER 2 (en k€) Soutien de base TTC 248 270 110 93 Eqpt Quadriennal + Plan Pluri-Formation 13 11 0 245 Contrats Industriels, Région etc. 270 333 381 323 Contrats CEE 70 207 28 1 Contrats Ministères 150 276 303 321 ERT + Colloques + Travaux + Recettes 100 238 249 241 TOTAL UNIV. MONTPELLIER 2 851 1 335 1 071 1 224

TOTAL CREDITS CNRS + UNIVERSITE 1798 2 617 2 233 2 399

Tableau 2 – évolution des ressources sur la période 2002-2005 (en k€)

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Ce tableau montre une évolution sensible des financements à la charnière 2004-05 liée à l’arrêt des actions incitatives du CNRS (RTP, AS, EPML). Le graphique ci-dessous, illustrant la répartition des ressources budgétaires du LIRMM (moyenne 2002-2005), permet de distinguer deux grandes masses financières : les soutiens de base (CNRS, UM2 et contrat quadriennal) constituent environ 18% de nos ressources et les moyens obtenus de manière compétitive et/ou sur projet (contrats, actions spécifiques, etc) en représentent 82%. Une remarque complémentaire peut être faite : les dotations de base de nos tutelles assurent principalement le fonctionnement des services du laboratoire, et ne permettent donc pas de soutenir d’actions de recherche de manière directe.

Contrats industries

22%Actions

spécifiques20%

Union Européenne

13%

Contrats ministères

13%

Région5%

Recettes et ERT9%

Soutien de base CNRS

8%

Soutien de base UM27%

Quadriennal3%

Figure 3 - ressources budgétaires du LIRMM (moyenne 2002-2005) Le graphique ci-après, illustrant l’utilisation qui est faite de ces crédits montre la part importante prise par les charges liées aux salaires des agents contractuels.

Missions23%

Salaires CDD23%

Equipement23%

Fonctionnement31%

Figure 4 - utilisation des crédits de 2002 à 2005 (moyenne annuelle des crédits : 2,2 M€)

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3 - Organisation Nous proposons de maintenir notre structure actuelle en départements et services, compte tenu de la taille du laboratoire et de l’étendue de son spectre de compétences, tout en privilégiant pour l’ensemble du laboratoire une organisation et un affichage en « équipes-projets ». Autour d’un socle commun constitué par nos équipes de soutien administratif et technique, nous souhaitons ainsi mettre en place une organisation dynamique de la recherche dans une structure matricielle avec des départements regroupant un nombre limité d’équipes organisées en projets scientifiques et des projets transversaux interdisciplinaires. Pour le pilotage et l’animation, le LIRMM a mis en place en 2005 un Conseil Scientifique, une Cellule Doctorale et une Cellule Internationale. En plus de l’organigramme présenté à la fin de cette introduction, le graphique ci-après donne une vue synthétique de l’organisation du laboratoire.

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Direction

Directoire

Conseil de laboratoire

Conseil scientifique

Directeur (M. Robert) et deux adjoints (S. Cerri, F. Pierrot)

Direction/Resp. de départements et de services (réunion hebdomadaire)

Direction/18 membres du laboratoire (réunion mensuelle)

8 personnalités du laboratoire (réunion hebdomadaire)

Service administratif

Service technique

Service logistique

Bibliothèque

Resp. de service (E. Praud, adj. L. Casteill), 10 collaborateurs (3 contractuels)

Resp. de service (J.L Oms, adj. R. Lorival), 11 collaborateurs

Resp. de service (E. Praud), 2 collaborateurs

2 collaborateurs + Commission Bibliothèque (G. Melançon)

Cellule doctorale Directeur/Resp. spécialités doctorales/Représentants des doctorants

Pilotage & animation

Services communs

Cellule internationale Directeur adjoint en charge de l’international + participants

Assemblée générale 3 en 2005

Communication 1 collaborateur (C. Berger)

Autres Comm. Statuts, Comm. des Utilsateurs des Réseaux Informatiques, Comm. Locaux

Départements de recherche

Informatique 1 responsable (M. Huchard), 3 adj. (A. Jean-Marie, F. Koriche, P. Séébold)

76 chercheurs et enseignants-chercheurs – 72 doctorants

1 responsable (R. Zapata), 1 adjoint (D. Crestani) Robotique


Microélectronique 1 responsable (M.L Flottes), 1 adjoint (L. Torres)


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4 - De nouvelles structures Le LIRMM a été dirigé par Gaston Cambon de 1992 à 2000 et par Michel Habib de 2001 à 2004. Depuis janvier 2005, l’équipe de direction actuelle est composée du directeur, Michel Robert (PR, UMII), et de deux directeurs adjoints : François Pierrot (DR CNRS), et Stefano Cerri (PR UMII) plus particulièrement en charge des relations internationales. Cette équipe de direction est soudée, complémentaire et partage une même vision à long terme pour entraîner le laboratoire. Le LIRMM, pour atteindre les objectifs d’excellence qu’il s’est fixés, s’est doté de nouvelles structures internes qui complètent les structures existantes (directoire et conseil de laboratoire) qui sont décrites en annexe. En 2005, la direction a procédé à des changements dans l’organisation du laboratoire :

• évolution des statuts (direction, conseil scientifique, entités jointes,…),

• mise en place d’un conseil scientifique,

• mise en place d’une organisation de tous les départements en « équipes-projet »,

• création envisagée d’équipes-projets de recherche en partenariat (EPRP) à l’échelle régionale,

• mise en place d’une cellule doctorale,

• mise en place d’une cellule internationale. Conformément à nos statuts, des élections ont été organisées en juillet 2005, pour renouveler le conseil de laboratoire et les responsables de départements. Les nouveaux responsables de départements sont :

• Marianne Huchard (PR UMII), pour le département informatique (adjoints : Alain Jean-Marie, DR INRIA - Frédéric Koriche, MCF UMII - Patrice Séébold, PR UMIII),

• Marie Lise Flottes (CR CNRS), pour le département microélectronique (adjoint : Lionel Torres, PR UMII),

• René Zapata (PR UMII), pour le département robotique (adjoint : Didier Crestani, MCF UMII). Pour les services du laboratoire :

• Jean-Luc Oms est responsable du service technique et informatique (adjoint : Régis Lorival),

• Emile Praud est responsable des services administratif (adjointe : Louise Casteill) et logistique,

• Céline Berger est chargée de la communication. La direction, les responsables de départements et de services composent le directoire du LIRMM qui se réunit toutes les semaines.

4.1. Les équipes-projet

Au nombre de 18, elles organisent les grands axes de recherche du LIRMM. Les premières ont été créées en 2003, après une phase de restructuration des deux départements d’informatique en un département unique. De nouvelles « équipes-projet » sont en cours de création dans les départements microélectronique et robotique.

Informatique APR Algorithmique et Performance des Réseaux ARITH Arithmétique Informatique D’OC Données, Objets, Composants IDC Ingénierie des Connaissances IHMH Interaction Homme-Machine et Hypermédias

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KAYOU Agents, apprentissage, contraintes et logique MAB Méthodes et Algorithmes pour la Bioinformatique RCR Représentation de Connaissances et Raisonnement TAL Traitement Algorithmique du Langage VAG Visualisation et Algorithmique des Graphes WEB Web sémantique et e-learning

Microélectronique CCSI Conception de Circuits et Systèmes Intégrés TCSI Test de Circuits et Systèmes Intégrés

Robotique ARCHI Productique et architectures de commande DEXTER Conception et commande de robots de manipulation ICAR Image et réalité augmentée NERO Coopération de robots mobiles terrestres et/ou sous-marins Robotique - Microélectronique DEMAR Restauration de fonctions humaines (projet INRIA-LIRMM)

4.2. Le Conseil scientifique

Les missions du conseil scientifique mis en place en 2005 sont les suivantes (art 10.2 des statuts du LIRMM adoptés le 11 juillet 2005) : « Le conseil scientifique contribue à l’élaboration de la politique scientifique du laboratoire :

• il propose et instruit des actions de structuration de la recherche,

• il analyse le positionnement national et international du laboratoire et identifie ses atouts,

• il analyse la production scientifique,

• il conseille la direction dans ses arbitrages. » Sa composition est la suivante : Michel Chein (PR), Responsable - Philippe Fraisse (MCF), Responsable adjoint Etienne Dombre (DR) - Olivier Gascuel (DR) - Christian Landrault (DR) - Guy Melançon (PR) - Pascal Nouet (PR) - Christophe Paul (CR) La composition « élargie » est complétée par la direction, les responsables de département et le responsable du service technique et informatique. Après quelques mois de fonctionnement, cette structure transversale a montré un réel intérêt pour le débat scientifique au sein du laboratoire. Une ouverture de ce conseil pour des expertises ponctuelles par des scientifiques n’appartenant pas au laboratoire, pourra être envisagée par la suite au cas par cas.

4.3. Equipe Projet de Recherche en Partenariat

Au-delà de nos collaborations ponctuelles, la structuration de nos partenariats externes, à l’échelle régionale, se fera au travers de la notion d’Equipe Projet de Recherche en Partenariat (EPRP). Une EPRP a en principe une durée de 3-4 ans ; elle a pour objectif de donner un cadre lisible et visible à un partenariat entre des chercheurs du LIRMM et des chercheurs d’autres laboratoires ayant des objectifs scientifiques communs et pouvant partager des ressources humaines et/ou matérielles. Un protocole d’accord cadre résumant les objectifs scientifiques, la valeur ajoutée de l'EPRP, et les engagements des partenaires est nécessaire à sa constitution. La décision de création d‘une EPRP revient aux directeurs du laboratoire et de l’institution partenaire après avis de leurs structures de consultation internes respectives (équipe / projet / département concerné, conseil scientifique du laboratoire, conseil de laboratoire...) et sous couvert de leurs tutelles respectives.

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A coté du projet scientifique, la création d’une EPRP nécessite l’établissement d’un budget qui fait notamment apparaître les participations des partenaires et le cas échéant des tutelles ou de programmes nationaux/internationaux. Un rapport annuel est nécessaire pour pouvoir évaluer les résultats. Les projets en cours d’élaboration concernent notamment l’Université d’Avignon [3 EPRP sur les thèmes «Graphes, Protocoles Réseaux, Optimisation et Ordonnancement» piloté par Abderrahim Benslimane (LIA) et Jean-Claude König (LIRMM), «Dialogue homme-machine avec un réseaux d’agents » piloté par Stefano Cerri (LIRMM) et Renato De Mori (LIA), « connaissance automatique de la parole » piloté par Marc El Bèze (LIA) et Violaine Prince (LIRMM)], l’Université de Perpignan (1 EPRP sur le thème de la sécurité), l’Ecole des Mines d’Alès (1 à 2 EPRP en informatique et productique), et l’Université de Pau (1 EPRP sur le thème Ingénierie des Systèmes & Interaction Homme/Machine).

5 - Production Scientifique La production scientifique du LIRMM, mesurée en termes de publications internationales, est voisine de la moyenne des productions des laboratoires du Département STIC-CNRS ; selon l’enquête 2003, cette moyenne s’établit à 0,67 revue internationale et 1,29 conférence internationale par chercheur et par an (soit un total d’environ 2 publications internationales par personne et par an), et le tableau synthétique ci-dessous fait clairement apparaître que le ratio de production international des chercheurs du LIRMM est du même ordre pour la période 2002-2005. L’année 2005, encore en cours, semble conforter cette tendance. Production internationale INFO ROB MIC LIRMM 02-05 ratio 02-05 LIRMM 05 ratio 05

Revues 128 38 45 211 0,49 67 0,60Conférences 271 156 177 604 1,40 170 1,52Conférences invitées 14 8 18 40 0,09 9 0,09Ouvrages 34 5 3 42 0,09 12 0,11

Total 445 194 262 881 2,07

258 2,30

Tableau 3 - publications internationales au 1/11/05

Ratio calculés avec une moyenne de 108 chercheurs pour la période 2002 – 2005, et 112 pour l’année 2005 (chercheurs actifs sur l’ensemble de la période considérée)

De plus, la production scientifique du LIRMM ne se limite pas aux publications internationales, aussi importantes soient elles :

• La réalisation de prototypes, ou de maquettes logicielles, est une activité scientifique à part entière, et mérite d’être appréciée comme telle dans l’évaluation des équipes-projets.

• Dans la période considérée, 111 thèses et 11 habilitations à diriger des recherches ont été soutenues au laboratoire.

• 11 brevets ont été déposés. L’ensemble des publications du Lirmm est accessible sur notre site Web.

6 - Formation par la recherche

Deux membres du LIRMM (Michel Chein puis Michel Robert) assurent depuis sa création, la direction de l'École Doctorale I2S (Information, Structures, Systèmes) de l'Université Montpellier II (ED 166) qui regroupe 240 doctorants répartis dans 6 spécialités doctorales : Biostatistique, Electronique, Informatique, Mathématiques, Mécanique, Systèmes Automatiques et Microélectroniques. Deux

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spécialités sont pilotées par le LIRMM qui en est la structure d'accueil principale : Informatique, et SYstèmes Automatiques et Microélectroniques (SYAM).

6.1. Niveau Doctorat

La spécialité SYAM propose deux spécialisations : Automatique et Microélectronique. Au 1/01/2005, 59 étudiants étaient inscrits dans cette spécialité. Sur les 59 doctorants, les 2/3 effectuent leur thèse au sein du LIRMM, le reste étant hébergé par des laboratoires partenaires ou des entreprises. Sur les 59 thèses en cours, on compte 20 allocations du ministère, 19 CIFRE, 3 BDI CNRS/Région, 6 bourses sur CDD, 4 bourses en co-tutelle avec des universités étrangères (UAB, IFI, Capes-Cofecub). La diversité des sources de financement permet à la spécialité doctorale SYAM d’assurer un taux d’autofinancement supérieur à 50%. La spécialité Iinformatique encadre actuellement 72 doctorants dont 64 rattachés à l’école doctorale I2S. Sur ces 72 doctorants, les deux tiers effectuent leur thèse au LIRMM, le reste étant hébergé par des laboratoires partenaires (EMA-LGI2P, CIRAD, TETIS, LIA) ou dans des entreprises (CIFRE). Sur ces 72 thèses, 5 sont co-financées par la région (dont une BDI-région), 34 sont financées sur des allocations ministérielles, 4 sur contrats industriels, 5 par une cifre, 4 sont en cotutelle avec des Universités étrangères ou bénéficient de financements étrangers, et les autres sont financés via nos laboratoires partenaires.

La population des doctorants est en train de connaître une évolution assez profonde. En effet, sur la période qui va du 1/10/2001 au 1/10/2005, 93 thèses ont été soutenues dont 61 pour la spécialité SYAM et 32 pour la spécialité Informatique. Cependant depuis 2004 et 2005, on constate une augmentation forte des doctorants inscrits en spécialité Informatique. Au 1/01/2005 l’équilibre est le suivant : 59 en SYAM et 72 en informatique. Fort logiquement, la montée en puissance de la spécialité informatique devrait s’accompagner d’un accroissement du nombre de thèses soutenues dans les prochaines années. Durant cette période, 10 HDR ont été soutenues en Informatique (ED I2S) et 8 HDR en SYAM.

La cellule doctorale du LIRMM, mise en place en 2005, est le relais privilégié entre la population des doctorants (130), force vive du laboratoire, et la direction. Composée de représentants élus de chaque département, elle assure une communication opérationnelle sur tous les sujets de la vie quotidienne des doctorants, en allant des conditions d’hébergement dont nous parlons plus haut, jusqu’aux relations doctorants-encadrants (Comité de Suivi de Thèse mise en place au sein de l’ED I2S en 2005).

6.2. Niveau Master ou DEA

Jusqu’à la mise en place du LMD en 2004, le LIRMM accueillait des étudiants du DEA SYAM (de 50 à 60 étudiants par an) et du DEA Informatique (env. 30 étudiants par an). La mise en place du LMD a conduit le LIRMM à s’impliquer dans les masters STPI (option EEA, spécialité SAEI) Informatique, Mathématique, Statistiques (spécialité Recherche en Informatique) dans lesquels interviennent des chercheurs et enseignants-chercheurs pour la plupart rattachés au LIRMM. En 2005-2006, première année du M2, la spécialité SAEI M2 accueille environ 50 étudiants dont environ 70% effectueront leur stage de recherche au sein du LIRMM, les autres effectuant leur stage soit dans des équipes d'accueil partenaires du master, soit à l'étranger ou en entreprises. La spécialité informatique accueille environ 50 étudiants, dont les deux tiers devraient faire leur stage de recherche de 5 mois au LIRMM. Les autres étudiants effectuent leur stage, soit dans une équipe d'accueil secondaire du Master (EMA/LGI2P, certaines unités du CIRAD ou du CEMAGREF, U. de Perpignan, ...), soit, assez exceptionnellement, en entreprise avec le co-encadrement d'un chercheur. Au vu de cette première année de M2 Recherche en Informatique, la principale nouveauté 2005 est le quasi-doublement du flux étudiant (auquel s'ajoutent les 100 étudiants du Master Informatique Professionnelle). L’ouverture des stages de recherche en entreprise avec le co-encadrement d'un chercheur, permet de réduire la pression d’occupation des locaux du LIRMM et d’initier des collaborations avec les entreprises régionales.

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7 - Création d’entreprises Depuis 2002, le LIRMM a soutenu, au sein du LRI (Languedoc-Roussillon Incubation), l’incubation de 29 projets de création d’entreprises. Ces projets peuvent être classés selon trois rubriques :

• les projets qui s'appuient directement sur les travaux du LIRMM : ils ont d'ores et déjà donné lieu à 7 créations d'entreprises générant 16 emplois.

• les projets "accompagnés" par le LIRMM, dans lesquels des chercheurs du laboratoire apportent leur expertise : ils ont conduit à 8 créations d'entreprises générant 21 emplois.

• les 7 projets, prometteurs, soutenus par le LIRMM et devant débuter leur incubation prochainement.

Une liste détaillée de ces projets est présentée en annexe 1.

8 - Congrès organisés par le LIRMM Le dynamisme d'un laboratoire peut aussi se mesurer au nombre et à la qualité des conférences organisées. Les membres du LIRMM ont organisé, en quatre ans, 21 congrès et 3 écoles d’été européennes qui ont accueilli au total plus de 1500 participants. 2002

• 7 congrès : EGC 2002, LMO 2002, ALGOTEL 2002, OOIS 2002, FPL 2002, 9èmes Journées Montoises d'Informatique Théorique, LFA 2002

2003

• 2 congrès : CMMR 2003, MEP 2003

• 1 école d’été : 1st Summer European University in Surgical Robotics 2004

• 6 congrès : STACS 2004, ETS 2004, CG 2004, CAp 2004, ALCAA 2004, BDA 2004 2005

• 6 congrès : KALEIDOSCOPE Annual Review et Workshop TELMA, ROBEA 2005, EJC 2005, EIAH 2005, MEP 2005, ReCoSOCS 2005

• 2 écoles d’été : PATENT Summer School 2005, 2nd Summer European University in Surgical Robotics

Sont d’ores et déjà prévus pour les trois prochaines années :

• ReCoSoc’06, Ecole d’été en EIAH (2006), PATMOS’06, OnTheMove’06, ARITH 18 (2007), 3rd Summer European University in Surgical Robotics (2007), CAISE’08, CORESA’08

Il est également important de mentionner que nombre de chercheurs sont, chaque année, membres ou Président de Comité de Programme ou « General Chairman » de conférences internationales de renom.

9 - Relations internationales La cellule internationale a pour objectif de soutenir au sein du LIRMM une vision qui privilégie l'International dans les priorités de recherche. La cellule Internationale souhaite ainsi valoriser toute démarche individuelle ou institutionnelle vers l'internationalisation des relations scientifiques du laboratoire. L'activité de la cellule s’est concentrée, depuis janvier 2005, sur le problème de fond de la motivation pour un chercheur à s'engager dans ces projets : l'intérêt scientifique plutôt que le soutien économique. Les projets IST Europe mettent en jeu des aspects de collaboration, de compétition, de

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soutien économique important, et de récompense en termes de notoriété scientifique. L’implication du LIRMM sur les projets européens est décrite par un tableau donné en annexe 2. Il est important de noter que le LIRMM a déposé 9 projets au sein du 5ème Appel d'Offre IST, 6ème PCRD (21 Septembre 2005), pour une contribution globale estimée de 3 M€. Nous attendons les résultats des évaluations, mais le processus d'internationalisation du LIRMM est en forte progression, ce qui devrait se confirmer pour le 7ème PCRD (2007-2010). Il serait souhaitable de mettre en place une structure très avancée et rigoureuse de gestion des aspects financiers, économiques et de gestion du quotidien, en particulier avec des simplifications de procédures pour les missions, les achats et les embauches sur contrat. En plus de cette « priorité européenne », le LIRMM participe également à la collaboration franco-japonaise CNRS-AIST qui a donné lieu à la création du Laboratoire International Associé JRL (Joint Robotics Laboratory) : ce laboratoire, bi-localisé à Tsukuba et à Versailles (LRV) dans un premier temps, voit aujourd’hui son antenne française installée à Toulouse (LAAS) dans le cadre d’un effort conjoint du LAAS et du LIRMM de porter la thématique de recherche humanoïde en France. Il est à noter que 25% des publications du laboratoire sont faites avec des co-auteurs étrangers et plus de 10% des doctorants du laboratoire sont financés par des organismes étrangers. De manière détaillée, la description des activités internationales du LIRMM est faite au niveau de chacune des fiches équipes-projets.

10 - Quelques faits marquants de la période 2002-2005

Rubrique « Meilleur article »

En 2002, le « Design Contest Award » a été remis lors de DATE’02 (Design, Automation and Test in Europe) à G. Cathebras pour sa publication « A Real-Time Pattern Recognition Retina in CMOS Technology: Principles, Design, Test and Characterization » (L.F.C Lew Yan Voon, G. Gathebras, B. Lamallet, P. Gorria, B. Bellach, O. Aubreton). En 2003, le Prix du Meilleur Article a été attribué à G. Menezes da Nobrega, doctorante LIRMM, S. A. Cerri et J. Sallantin lors du XIV SBIE (Simposio Brasileiro de Infomatica Educaçao) pour leur contribution intitulée « A contradiction-driven Approach of Learning in Discovery Learning Environments ». La même année, le Prix Engelbart du Meilleur Article a été remis à M. Nanard, J. Nanard & P. King à la conférence ACM Hypertext 2003 pour leur contribution intitulée « IUHM, a Hypermedia-based Model for Integrating Open Services, Data and Metadata ». En 2004, L. Dilillo, doctorant, se voit attribuer le Best Paper Award ETS’04 (Ajaccio, Mai 2004) pour “Dynamic Read Destructive faults in Enbedded-SRAMs’ Analysis and March Test Solution” LIRMM : L. Dilillo, P. Girard, S. Pravossoudovitch, A. Virazel - Infineon : S. Borri, M. Hage-Hassan Le Best Paper Award - IEEE Workshop on Design and Diagnostics of Electronic Circuits and Systems - Sopron (Hongrie) est attribué en mai 2005 à N. Badereddine, P. Girard, C. Landrault, S. Pravossoudovitch, A. Virazel : "Peak Power Consumption during Scan Testing: Issue, Analysis and Heuristic solution". En 2005, la publication en Bioinformatique "A simple, fast, and accurate algorithm to estimate large phylogenies by maximum likelihood” (Systematic Biology, Octobre 2003) est distinguée par le Science Citation Index. L’article de S. Guindon (doctorant) et O. Gascuel est classé comme “Fast Breaking Paper” dans le domaine de l’écologie et de l’environnement, c’est-à-dire comme la contribution récente qui attire particulièrement l’attention de la communauté scientifique (top 1%) et dont le taux de citation augmente le plus vite dans son domaine.

Rubrique « Meilleure thèse »

En 2003, le Prix de la Meilleure Thèse en Automatique est remis par le Club EEA à G. Borges.

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En 2004, le Prix de la Meilleure Thèse est attribué à G. Duchemin dans le cadre du « 3rd Georges Giralt PhD Award » du réseau EURON (European Robotics Network). En 2005, le prix de thèse « Robotique » du GDR MACS 2005 est attribué à S. Krut. Ont été nominés pour le Prix meilleure thèse VTS (VLSI Test Symposium) 2005 : L. Dilillo, "Test of Dynamic Faults in SRAM Memories" et N. Dumas, "Contribution to Design and Test of Monolithic MEMS: Application to Electronic Microcompass". De même, O. Company a été nominé dans le cadre du « Georges Giralt PhD Award » du réseau EURON (European Robotics Network) en 2002.

Rubrique « Nominations »

Election, pour la période 2003-05 de M. Renovell en tant que vice-président du TTTC (Test Technology Technical Council) de l'IEEE Computer Society. Nomination d’O. Gascuel comme président du Conseil Scientifique de l'Action Concertée Incitative "Informatique, Mathématique et Physique en Biologie Moléculaire" (ACI IMPBIO). Election, pour la période 2006-08 de P. Girard en tant que vice-président de l’ETTTC (European Test Technology Technical Council) de l'IEEE Computer Society.

Rubrique « Concours création d’entreprises »

Deux entreprises accompagnées dans leur processus de création par L. Torres et G. Sassatelli sont lauréates du Concours national d’aide à la création de technologies innovantes : en 2004, la société Menta « Processeur reconfigurable » et en 2005, la société Cortus « Processeur pour les systèmes embarqués ». Ont également été lauréates du Concours 2005 les sociétés : VEDA, «Applications robotiques pour l’agro-alimentaire », Normind, « Solutions de cohérence pour systèmes complexes » et Aquafadas, « Pré-production et catalogage de clips pour la vidéo-numérique », accompagnées respectivement par E. Dombre, J. Sallantin, et Z. Bellahsène/J. Ferrié.

Rubrique « Prix »

Le Prix Innovation-Recherche-Entreprise 2002, rubrique « Sciences de la matière et technologie », a été attribué à E. Dombre pour le robot SCALPP développé en partenariat avec la société Sinters. En 2005, la médaille de bronze du CNRS a été attribuée à D. Guiraud pour ses travaux prometteurs et significatifs dans le cadre du projet CNRS-INRIA-UMII DEMAR.

Et aussi …

En 2003, notons la participation de F. Pierrot à la création du JLR (Joint Laboratory of Robotics) au Japon. S. Krut a été affiché comme chercheur du mois de Mai 2005 pour le département STIC du CNRS, et G. Duchemin l’a été en mai 2004.

11. Information et culture scientifique et technique 2002

• Diffusion de la conférence EGC 2002 sur Canal U, la chaîne Web des Universités (janvier) 2003

• Fête de l’Internet, en partenariat avec le département STIC du CNRS. La Cité des Sciences, Paris (mars)

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• Contribution au CNRS Théma « Europe » (2ème trimestre)

• Les Bistrots de la Technologie « Robotique », en partenariat avec la CCI de Montpellier (juin)

• Fête de la Science, en partenariat avec le CNRS Languedoc-Roussillon et le CHU Lapeyronie de Montpellier. Concours de dessin « Dessine-moi un robot » (octobre)

• Exposition « Energie » organisée par le CNRS Languedoc-Roussillon (octobre)

• Anticip’emploi, en partenariat avec le Pôle TIIM, technologie de l’information, informatique et multimédia (novembre)

• COMDEX 2003, Las Végas en partenariat avec le Pôle TIIM, le Pôle Productique et la Région Languedoc-Roussillon (novembre)

• Action avec le CHU Lapeyronie de Montpellier : tournage d’un film pédagogique (décembre) et mise en place d’un atelier de robotique pour les enfants hospitalisés.

2004

• Contribution au Journal du CNRS « Robots » (janvier)

• Exposition CNRS « Les robots sur tous les fronts », Paris (février)

• Bistrots de la Technologie sur le thème de l’eau, en partenariat avec la CCI de Montpellier (juin)

• Contribution à l’ouvrage « Robots, genèse d'un peuple artificiel », D. Ichbiah (Minerva)

• Fête de la Science, en partenariat avec le CNRS Languedoc-Roussillon : interventions en lycée sur les thèmes Bioinformatique et Traitement Algorithmique du Langage ; concours de posters de doctorants (octobre)

• Réalisation d’un ouvrage de vulgarisation pour ingénieurs « Calcul et arithmétique des ordinateurs » (Traité IC2, série Informatique et systèmes d'information) / 2-7462-0861-X , Bajard Jean-Claude - Muller Jean-Michel 05-2004 - 226p. éditeur : Hermès Science.

2005

• Exposition CNRS-STIC "Micro et Nano Systèmes" (mars) à Paris : la micro-boussole

• Les Rendez-vous scientifiques organisés par le CNRS Languedoc-Roussillon (avril) sur le thème de la Bioinformatique

• Diffusion de la conférence EIAH 2005 (mai) sur Canal U, la chaîne Web des Universités

• Salon Européen de la Recherche et de l’Innovation (juin) à Paris : présence du LIRMM sur le stand Ministère/CNRS

• Fête de la Science, en partenariat avec le CNRS Languedoc-Roussillon : intervention en lycée sur le thème de la Cryptographie (octobre)

• Exposition Calculus, en partenariat avec l’UMII : présentation d’une collection de machines et instruments de calcul (décembre).

12 - Bilan scientifique de la période 2002-2005 On trouvera dans les chapitres suivants une présentation détaillée du bilan de nos activités décrites département par département. Toutefois, il est important de donner ici quelques unes des grandes lignes directrices de notre action. Sur la période de référence, la nouvelle organisation du département Informatique en projets a permis le brassage des chercheurs et des thématiques auparavant cloisonnés en deux départements. Cette nouvelle structuration devrait permettre une meilleure évolution des thématiques ainsi qu’une croissance harmonieuse, basée sur une politique scientifique plus ciblée. Ces changements et le

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dynamisme des équipes-projets ont fait du département un pôle d’attraction très fort, tant pour les chercheurs que les enseignants-chercheurs. Le volume et la qualité des publications sont, de plus, en nette croissance et la reconnaissance acquise par les chercheurs assure un rayonnement au-delà des frontières des STICS. Le département Microélectronique a renforcé sa place privilégiée dans la communauté scientifique nationale et internationale et créé de nouveaux contacts industriels au meilleur niveau. Au plan national, un projet très large centré dans la région PACA autour de la société ST-Microelectronics s’est mis en place regroupant le LIRMM et divers laboratoires de la région PACA sur le domaine des systèmes sécurisés. Suivant une volonté de créer un axe fort autour de ce domaine, le département s’est donc impliqué de manière importante et de nombreuses actions scientifiques existent maintenant avec STMicroelectronics et Atmel à Rousset et avec Infineon et Cadence à Sophia-Antipolis : cela représente aujourd'hui plus de dix thèses en cours. Des discussions sont par ailleurs lancées pour la mise en place d’une collaboration avec la société Philips (Caen) dans le domaine du test des SIP (system in package). Au niveau international, l’implication du département dans des actions européennes et son impact sur les plus grandes conférences du domaine confirment une reconnaissance de premier ordre. L’impact du département Robotique sur la communauté nationale a été remarquable comme le montre son implication majeure dans le PIR Robea, source de nouveaux projets et de nombreuses réussites scientifiques aux grandes retombées médiatiques. Les succès européens très nombreux et la participation à la création d’un laboratoire franco-japonais de robotique (JRL) sont la marque d’une reconnaissance internationale établie. Aujourd’hui, plusieurs projets du département Robotique sont véritablement pluridisciplinaires et sont la preuve d’une excellente intégration dans la société (DEMAR, robotique sous-marine, robotique médicale…). L’attribution de la médaille de bronze du CNRS à David Guiraud en 2005 est le point d’orgue d’une période très riche. Les trois départements mènent des actions en commun, parmi celles-ci nous pouvons mentionner :

• la collaboration entre les départements Microélectronique et Informatique (et mathématiques) sur la sécurité et la cryptographie ;

• le projet DEMAR (INRIA/CNRS/UMII) commun aux départements Robotique et Microélectronique, dans le domaine du handicap (réhabilitation fonctionnelle) ;

• l’étude des composants pour la programmation des robots, action commune entre Informatique et Robotique ;

• enfin le Groupe image, structure transversale aux trois départements et qui a permis l’émergence d’une communauté au sein du site Montpellier-Nîmes ainsi que la création de modules communs dans l’école doctorale.

Le LIRMM va poursuivre son développement aux diverses échelles locales, régionales, nationales et internationales. La mise en place des « équipes-projet » devrait dynamiser le laboratoire et permettre de mieux exploiter sa richesse interdisciplinaire, en mettant en place de nouveaux partenariats scientifiques, et en lançant de nouveaux défis. La participation du LIRMM à des actions scientifiques dans les pôles de compétitivité dans les STICS labellisés dans nos régions voisines (PACA, Midi-Pyrénée-Aquitaine, Rhône-Alpes) sera nécessaire pour mieux valoriser notre potentiel humain et nos plateformes technologiques.

13. Conclusion et perspectives Le LIRMM se situe dans un domaine où se posent les grandes questions scientifiques relatives aux sciences et technologies de l’information, de la communication et des systèmes : nouveaux paradigmes de traitement de l’information actuels et futurs, traitement de l’information multiforme et à grande échelle : données, signal, images…, maîtrise des systèmes complexes artificiels et compréhension des systèmes vivants ou naturels, compréhension des mécanismes des systèmes de connaissance artificiels et naturels, modélisation des différentes formes d’interaction et de développement de mondes virtuels.

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Notre objectif principal est de poursuivre la recherche de l’excellence tout en assurant un développement harmonieux de toutes nos « équipes-projets », et en encourageant en particulier tous les acteurs du LIRMM à intensifier leurs publications dans les revues scientifiques des domaines où ils excellent. La culture de l’interdisciplinarité sera un des vecteurs privilégiés du développement et du rayonnement de notre laboratoire. La direction du LIRMM encouragera toutes les initiatives scientifiques permettant de renforcer l’identité du laboratoire en exploitant mieux sa richesse interdisciplinaire. Les thèmes identifiés à ce jour sont des axes transversaux dans les domaines de l’image, de la sécurité, de la robotique (composants, santé, humanoïde). En complément des plateformes d’informatique, de microélectronique et de robotique existantes, le LIRMM souhaite s’inscrire dans le défi de la robotique humanoïde, source de nouvelles recherches interdisciplinaires.

Le LIRMM entend être un acteur incontournable du développement et de la structuration du champ disciplinaire des STICS sur Montpellier et à l’échelle régionale. C'est dans cet esprit que ces dernières années nous avons tissé des liens scientifiques et initié des collaborations avec l’UMR IES (ex CEM2/LAIN/LEM, UM2), le LIA (université d’Avignon), le LGI2P (Ecole des mines d’Alès-Nîmes). Les années à venir seront l'occasion de renforcer nos liens avec l'INRIA, sur la base de projets scientifiques communs entre le LIRMM et l'unité INRIA de Sophia-Antipolis. D’autres sujets sont en cours de discussion avec des chercheurs de Perpignan (sécurité, cryptographie). A la frontière des STICS, nous souhaitons renforcer, au sein de l’Ecole Doctorale I2S, nos partenariats avec les mathématiciens et les physiciens : l’UMR I3M en mathématiques (UM2), la fédération de physique (UM2). Tous ces acteurs sont regroupés dans l’école doctorale I2S, dont le périmètre va s’élargir en accueillant nos collègues physiciens dans le prochain contrat quadriennal. Le LIRMM a été par ailleurs un acteur majeur en bioinformatique à l’échelle nationale et régionale ainsi que de l’action incitative régionale « Biostic » avec des actions de recherche communes avec des laboratoires des sciences du vivant. L’orientation « STICS & vivant et santé » est stratégiquement importante à l’échelle de Montpellier : au delà des équipes du LIRMM en bioinformatique et en robotique médicale, il s’agira de structurer des recherches interdisciplinaires portant sur les aspects informationnels et systémiques de la modélisation du vivant, sur l’ingénierie de la capture et du traitement de l’information biologique, sur le traitement numérique en imagerie médicale, et sur le traitement des données de l’information et des connaissances médicales. La création d’une UMR mixte CNRS (SdV)-Biorad sur le site de Montpellier va être une opportunité de développement de nouvelles collaborations scientifiques. La croissance et la cohésion du LIRMM devra se faire par un renforcement des services du laboratoire en ITA/IATOS, un meilleur accueil des doctorants et une augmentation de nos surfaces utiles. A l’occasion de ce rapport d’activité à quatre ans, il convient de remercier la premiére équipe de direction qui a conduit le LIRMM jusqu’à fin 2000, Gaston Cambon et Danièle Hérin, puis la seconde équipe de direction qui a conduit le LIRMM jusqu’à fin 2004, Michel Habib et Christian Landrault, sans oublier l’action essentielle des responsables des départements, Etienne Dombre, Roland Ducournau et Michel Renovell, ainsi que le personnel administratif et technique qui, au quotidien, accompagne nos activités de recherche. Michel Robert, directeur du LIRMM Décembre 2005

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Missions

E. Petiot, ADTRF

O. Minarro, ADJA

Gestion cdes

G. Takessian, TCN

Gestion contrats

Gestion du Personnel

Logistique

P. Prouha, TCS (0,7)

C. Montagna, AJT

Communication

C. Berger, AI

Bibliothèque

I. Gouat, IE2

M. Péridier, TCN

Accueil

N. Olivet, AGS (0.8)

Direction

M. Robert

L. Casteill, TCN

Resp. AdministrationSecrétariat général

S. Cerri, adjoint

F. Pierrot, adjoint

J-L. Oms, IR2 (0.2)

Resp. STI

Admin/Réseau

M. Jacquot(1), IR2 (0,8)

C. Tuchming, TCN (0,9)

C. Carvalho, IR2 (0,9)

Syst. Information

P. Tilloy(2), TCE

Département INFO Département MIC Département ROB

I.T. Rech. INFO I.T. Rech. MIC I.T. Rech. ROB

M. Benoit, IR1A. Gutierrez, IE2

E. Praud, IR2

E. Grèverie, A. C. (0,5)

L. Megual, A.C.

C. Hameury, A.C.

R. Lorival, IR2 (0.8)

P. Lepinay, IGR0 (0,4)

T.Brunel, IE2

P. Prouha, TCS (0,3)

M. Huchard + 3 adjoints M.-L. Flottes + 1 adjoint R. Zapata + 1 adjoint

M. Chirouze, IGR0 (0,2)

P. Amadou, IGR1 (0,3)

J. Maïzi, IGE1 (0,2)

15 chercheurs61 enseignants-cherch.72 doctorants

(Total : 148)


(Total : 61)


(Total : 49)

Note : certains agents relevant de l’Université sont affectés également à des tâches liées à l’enseignement ou à des activités de service (GIP CNFM), et ne participent donc qu’à temps partiel aux activités scientifiques du LIRMM

Secrétariat Direction

E. Grèverie, A. C. (0,5)

T. Gil(3), IR2

R. Lorival, IR2 (0.2)

J-L. Oms, IR2 (0.8)

Note : certains agents peuvent apparaître deux fois dans cet organigramme car ils remplissent deux fonctions distinctes

Note : A.C. Agent Contractuel IATOS UM ITA CNRS

Fonctions particulières : (1) Correspondant sécurité(2) ACMO (3) Correspondant formation

Organigramme décembre 2005

6 décembre 2005

292 collaborateurs 134 doctorants 30 chercheurs 94 enseignants-chercheurs 19 ITA 9 IATOS 6 ITA contractuels (Evolution pour 2006 - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - +2 ITA +1 IATOS - - - - - - - - - - - - - - -)

S. Belin, A. C.

JF Dufayard, CDD Cnrs

Cacciaguerra (2006)

S. Georges, T

B. Gilbert UM1 (0.5)

JB Lerat, CDD Inria

T. Duquesne, IE (0.5) IATOS 2006 plateforme

NOEMI (2006)

Les départements

InformatiqueMicroélectronique

Robotique

Département Informatique

Responsable : Marianne Huchard (depuis juin 2005) Responsables adjoints : Alain Jean-Marie,

Frédéric Koriche, Patrice Séébold (depuis juin 2005)

1. Présentation du département

1.1. Effectifs

Le Département Informatique est actuellement organisé en 11 équipes-projets. Cette structuration est née de la fusion, en juin 2003, des deux départements ARC « Acquisition et Représentation de Connaissances » et IFA « Informatique Fondamentale et Applications » en un seul département « Informatique ». Il se compose, au 31 décembre 2005, de 76 chercheurs permanents (32 HDR, soit 42%) :

• 61 enseignants-chercheurs : 23 PR (dont un départ en retraite et une mutation, remplacements prévus en 2006), 38 MCF (dont 4 HDR)

• 14 chercheurs CNRS : 2 DR, 12 CR (dont 2 HDR)

• 1 chercheur INRIA (DR).

Membres permanents

Ahronovitz Ehoud MCF UMII Ahronovitz Yolande MCF UMII Aubert Jean-Pierre MCF UMII Baert Anne-Élisabeth MCF UMII arrivée 02/2005 Bajard Jean-Claude PR UMII Bellahsène Zohra MCF UMII Berry Vincent MCF UMII Berthé Valérie CR CNRS arrivée 02/2002 Bessière Christian CR CNRS Bessy Stéphane MCF UMII arrivée 09/2005 Betaille Henri MCF UMII Bodini Olivier MCF UMII arrivée 02/2003 Boksenbaum Claude PR UMII Bordat Jean-Paul MCF UMII Boudet Vincent MCF UMII permanent depuis 09/2005 Bourreau Eric MCF UMII

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Bréhélin Laurent CR CNRS arrivée 2005 Caraux Gilles PR UMII Cart Michelle MCF UMII Cerri Stefano A. PR UMII Chauché Jacques PR UMII Chein Michel PR UMII Cogis Olivier PR UMII Delort Jean-Yves MCF UMII arrivée 09/2004 Dicky Hervé MCF UMII Dony Christophe PR UMII Ducournau Roland PR UMII Durand Sylvain MCF UMIII arrivée 02/2003 Ferber Jacques PR UMII Ferrié Jean PR UMII Fiorio Christophe MCF UMII également membre de ICAR Gascuel Olivier DR CNRS Gioan Emeric CR CNRS arrivée 10/2005 Giroudeau Rodolphe MCF UMII arrivée 02/2003 Guindon Stéphane CR CNRS arrivera en 2006 Habib Michel PR UMII jusqu’à 09/2005 Hascoët Mountaz MCF UMII Hérin Danièle PR UMII Huchard Marianne PR UMII Imbert Laurent CR CNRS Janssen Philippe MCF UMII Jean-Marie Alain DR INRIA Joab Michèle PR UMII König Jean-Claude PR UMII Koriche Frédéric MCF UMII Lafourcade Mathieu MCF UMII Lartillot Nicolas CR CNRS arrivée en 2004 Laurent Anne MCF UMII arrivée 09/2003 Leclère Michel MCF UMII arrivé 09/2003 Libourel Thérèse MCF CNAM Liquière Michel MCF UMII Melançon Guy PR UMIII Mougenot Isabelle MCF UMII Mugnier Marie-Laure MCF UMII Nanard Jocelyne PR UMII Nanard Marc PR CNAM Nebut Clémentine MCF UMII arrivée 09/2005 Palaysi Jérôme MCF UMII arrivée 09/2003 Paul Christophe CR CNRS Philippe Fabrice MCF UMIII Pompidor Pierre MCF UMII Prince Violaine PR UMII Quinqueton Joël PR UMIII Reitz Philippe MCF UMII Rivals Eric CR CNRS Roche Mathieu MCF UMII arrivée 09/2005 Sala Michel MCF UMI Sallantin Jean DR CNRS Séébold Patrice PR UMIII arrivée 12/2003 Simonet Geneviève MCF UMII Stratulat Tiberiu MCF UMII arrivée 09/2003 Teisseire Maguelonne MCF UMII Terrat Richard MCF UMII Tisserand Arnaud CR CNRS arrivée 09/2005 Vilarem Marie-Catherine PR UMII Vismara Philippe MCF UMII

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Aux membres permanents viennent s'ajouter 13 associés dont quelques chercheurs permanents d'autres UMR, des enseignants-chercheurs en informatique et en didactique et un professeur émérite. Chaque année, plusieurs visiteurs étrangers, professeurs invités ou post-doc, passent de quelques semaines à une année dans le département. Enfin, quelques ingénieurs contractuels supportent les équipes dans le cadre de contrats européens ou industriels, ou d'actions nationales. Le département, au travers du laboratoire, est l'équipe d'accueil principale de la Formation Doctorale en Informatique (École Doctorale I2S) et du Master « Recherche en Informatique ». Ses chercheurs encadrent ou co-encadrent actuellement 72 doctorants dont 64 rattachés à l’I2S. Sur ces 72 doctorants, les deux tiers effectuent leur thèse au LIRMM, le reste étant hébergé par des laboratoires partenaires (EMA-LGI2P, CIRAD, CEMAGREF, IRD, etc.) ou dans des entreprises (CIFRE).

Enfin, le département accueille chaque année environ 30 étudiants de Master recherche, ainsi que quelques ingénieurs stagiaires CNAM ou des stagiaires de formations locales (IUP et Master professionnalisant) ou extérieures. Au plus fort de l’année, pendant les stages, c’est donc plus de 180 personnes que le département doit héberger dans les locaux qui lui sont affectés.

1.2. Thématiques de recherche et interdisciplinarité

Les thématiques du département couvrent une bonne part de la discipline informatique, de ses frontières avec les mathématiques (arithmétique, combinatoire, optimisation) à celles avec les sciences cognitives et humaines (interaction homme-machine, langage naturel, E-dialogues, E-learning), en passant par des « cœurs de métier » comme l'algorithmique, les bases de données et les systèmes d’information, le génie logiciel, l'intelligence artificielle ou encore les réseaux. La démarche générale de type « modèles, algorithmes, programmes » est assez universelle en informatique. Elle se décline au département aussi bien dans une approche théorique qu'expérimentale, autant dans une perspective fondamentale qu'applicative. La démarche est donc très souvent interdisciplinaire, autant en mettant l'informatique au service d'autres disciplines qu'en se servant des domaines applicatifs pour apporter de nouveaux problèmes qui alimentent en retour les grands domaines de l'informatique. Parmi les disciplines auxquelles le département est lié par des travaux interdisciplinaires féconds, figurent la biologie, la chimie, la physique, les mathématiques, l'environnement, les sciences humaines ainsi que la robotique et la microélectronique également présentes au LIRMM. Les relations avec les différentes structures de recherche de Montpellier et de la région sont donc nombreuses : à l'UM II et au CNRS d'abord, mais aussi dans d'autres établissements (UM I, UM III, CIRAD, CEMAGREF, IRD, INRA, CHU, EMA, etc.). Au sein du LIRMM, les actions inter-départements sont les suivantes :

• Co-design, cryptographie et optimisation (département Microélectronique),

• Image (projet ICAR), composants logiciels (action CoSARC) et systèmes multi-agents (département Robotique).

1.3. Structure du département

Le département est organisé en onze équipes-projets, de tailles très variables.

• Algorithmique et Performances des Réseaux (APR) Conception et analyse de protocoles de réseaux : routage et diffusion de l'information, avec garanties de qualité de service.

• Arithmétique informatique (ARITH) Arithmétique informatique et combinatoire : arithmétique des ordinateurs, numération, géométrie discrète, cryptographie.

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• Données Objets Composants pour les systèmes complexes (D’OC) Génie logiciel et systèmes complexes : composants, objets, modélisation de systèmes complexes (chimie, biologie, robotique, information géographique).

• Ingénierie des Données et des Connaissances (IDC) Médiation de données dans les systèmes distribués à large échelle : modèles d'intégration sémantique de données, fouille de données et maintien de la cohérence.

• Interaction Homme-Machine et Hypermédias (IHMH) Aspects informatiques et cognitifs de l’interaction de l’humain avec de grands ensembles d’information : hypermédias, recherche d’information, adaptation, bibliothèques digitales.

• Kayou : agents, apprentissage, contraintes et logique (KAYOU) Agents rationnels, sociétés d'agents : systèmes multi-agents, apprentissage automatique, raisonnement logique, réseaux de contraintes.

• Méthodes et Algorithmes pour la Bio informatique (MAB) Analyse des séquences génétiques, reconstruction de l'évolution, analyse statistique du transcriptome (puces à ADN, SAGE) et du protéome (gels 2D, spectroscopie de masse).

• Représentation de Connaissances et Raisonnements (RCR) Étude de formalismes de connaissances basés sur des graphes étiquetés : ingénierie des connaissances, graphes conceptuels, intelligence artificielle.

• Traitement Algorithmique du Langage (TAL) Analyse morpho-syntaxique et sémantique des langues : classification automatique de documents, recherche d'information, traduction automatique, pragmatique.

• Visualisation et Algorithmes de Graphes (VAG) Utilisation de techniques issues de l'algorithmique et de la théorie des graphes ainsi que d'outils de visualisation : clustering, structures multi-échelles, graphes petits mondes.

• Web sémantique et e-learning (WEB) Extraction de connaissances distribuées sur le Web : systèmes d'information, ontologies, XML, métadonnées, apprentissage humain, apprentissage collaboratif.

1.4. Transversalité

Au-delà de cette structuration en équipes-projets, plusieurs thèmes assurent la cohésion du département par leur transversalité. Il en est ainsi de l'algorithmique des graphes et des ordres qui intervient dans le cadre de recherches en bioinformatique et en réseaux, ou en génie logiciel et en intelligence artificielle ; c’est aussi le cas pour le domaine de l'e-learning qui est à la fois un thème de recherche pour WEB et un domaine d'application pour IHMH et KAYOU. Plusieurs structures d'animation coexistent ainsi dans le département : un séminaire généraliste régulier accueillant en majorité des conférenciers invités, un séminaire des doctorants, mis en place en 2004, des séminaires interdisciplinaires (bioinformatique au niveau de la génopole, informatique et mathématiques) et des groupes de travail transversaux.

1.5. Relations avec l'enseignement

Comme la composition du département le montre, les enseignants-chercheurs y sont très majoritaires. Les membres du département ont donc une implication importante dans les enseignements de l'UM II tout d'abord, mais aussi dans ceux des deux autres universités montpelliéraines, de l'ENSAM et du CNAM. En ce qui concerne l'UM II, les formations impliquant le département couvrent la totalité des composantes : département Informatique de l’UFR des Sciences ; départements Informatique, R&T et SRC de l'IUT ; département Informatique de Polytech'Montpellier (ex ISIM). La plus grande part des enseignements se situe à l'UFR des Sciences avec les DEUG MASS et MIAS, les licence et maîtrise d'Informatique, l'IUP Génie Mathématique et Informatique, trois DESS (Techniques Nouvelles en Informatique, Informatique Appliquée aux Organisations et Bioinformatique) et le DEA d’informatique. Ces différentes formations se sont recomposées, avec la réforme LMD, en diplômes de Licence et

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Master. Le processus de transition vers le LMD sera achevé à la rentrée 2006. Au total, le nombre d’étudiants de l'UM II spécialisés en informatique est d’environ 1500 en 2005. Cette situation a une forte influence sur la recherche menée dans le département. Elle explique d'abord sa richesse thématique. Elle se traduit surtout par une énorme pression de l'enseignement, la section 27 étant en déficit chronique. Malgré la politique de redéploiements de l'UM II, volontariste depuis les quatre dernières années, les enseignements d'informatique représentent plus de 10% des charges d'enseignement globales de l'UFR des Sciences, mais ses moyens restent plus proches des 4%, soit un déficit d’une vingtaine de postes rien qu’au niveau de l’UFR.

2. Bilan des activités 2002-2005 Au cours de ces 4 années, l'évolution du département a été particulièrement marquée, tant sur le plan des effectifs que sur celui des structures.

2.1. Évolution des effectifs

Sur le plan des effectifs, l'évolution du département s'est caractérisée par :

• l’arrivée de 4 Chargés de Recherche CNRS (Emeric Gioan, Stéphane Guindon, Nicolas Lartillot, Arnaud Tisserand),

• le recrutement de 12 Maîtres de Conférences à l'UM II (Anne-Elisabeth Baert, Stéphane Bessy, Olivier Bodini, Eric Bourreau, Jean-Yves Delort, Rodolphe Giroudeau, Anne Laurent, Michel Leclère, Clémentine Nebut, Jérôme Palaysi, Mathieu Roche et Tiberiu Stratulat),

• le recrutement d'un Maître de Conférences (Sylvain Durand) et d’un Professeur (Patrice Séébold) à l'UM III,

• deux promotions comme Professeur (Christophe Dony et Marianne Huchard) à l'UM II,

• l'intégration comme permanents de deux chercheurs précédemment associés (Valérie Berthé, CR CNRS, et Isabelle Mougenot, MCF 27 rattachée auparavant à un laboratoire de biologie),

• le recrutement de quatre chercheurs dans des opérations communes avec des UMR de Montpellier en physique (Vincent Boudet, MCF 27, LIRMM), en biologie (Laurent Bréhelin, CR CNRS, LIRMM et Vincent Ranwez, MCF 27, ESIM-UM II) et en agronomie (Olivier Martin, CR INRA, UPC),

• le retour d'Alain Jean-Marie, Professeur détaché de l'INRIA, sur son poste de Directeur de Recherche, en restant au LIRMM dans le cadre du projet INRIA Maestro,

• le passage à l'éméritat d'Anne Preller, Professeur à l’UM III,

• le départ en mutation, pour l’Université Paris 7, de Michel Habib.

Il faut noter que les recrutements ont concerné, pour l'essentiel, des candidats extérieurs à Montpellier. Au total, l'effectif des membres permanents du département est passé en 4 ans de 54 à 76 chercheurs, soit un taux de croissance de 9% par an. Pour mémoire, en septembre 1992, lors de l'installation du LIRMM dans ses murs, il y avait en tout 33 chercheurs permanents dans les départements ARC et IFA. En 13 ans, le département a donc largement plus que doublé.

2.2. Restructuration

Depuis la création du LIRMM, les informaticiens étaient structurés en deux départements de taille comparable, ARC et IFA. Si cette bipartition avait un sens à la création du LIRMM, l'évolution démographique des deux départements a fini par brouiller les frontières thématiques. Par ailleurs, cette structure en deux blocs ne contribuait pas à la sérénité des débats. Aussi, l'année 2002-2003 a été l'occasion d'une remise à plat de la structure. La solution adoptée a été de constituer un

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département unique, structuré en « projets » (ou « équipes-projets ») et piloté par un comité des projets, lui-même coiffé d'une direction. Les projets constituent des entités d'animation scientifique et de gestion. Ils partitionnent les membres du département, chaque permanent appartenant à un seul projet et, idéalement, chaque permanent appartenant à un projet (ce dernier point n'est cependant pas totalement vérifié.) Le département est dirigé par une équipe de quatre personnes et piloté par un « Comité des Projets » qui a vocation à fonctionner comme un conseil scientifique. La mise en place s'est effectuée en juin 2003. La structure a maintenant assez d'ancienneté pour qu’émergent de nouvelles réflexions de structuration et de fonctionnement. Le Département Informatique du LIRMM est « la » structure où s'effectue la recherche en informatique à Montpellier. Il regroupe la plupart des enseignants-chercheurs locaux de section CNU 27 : la quasi-totalité de ceux de l'UM II qui appartiennent à une structure de recherche reconnue, ceux du CNAM, une bonne partie des enseignants-chercheurs actifs de l'UM III et l'un des rares de l'UM I. Cette politique de site, au moins de fait, trouve une convergence dans l'enseignement, UM II et UM III se partageant encore une filière MASS, et elle devrait s'accentuer avec la mise en place du LMD.

2.3. Thèses et Habilitations

Dix (10) HDR ont été soutenues au LIRMM, durant ces 4 années, dans le cadre de la formation doctorale Informatique de l'ED I2S. Cinq l'ont été par des permanents du département : Marianne Huchard, Thérèse Libourel, Marie-Laure Mugnier, Fabrice Philippe et Éric Rivals. Quatre autres par des chercheurs d'équipes d'accueil avec lesquelles le département collabore : Luc Trouche (mathématiques à l’UM II, associé au LIRMM), Michel Crampes (EMA à Nîmes), Christophe Godin et Jean-Pierre Müller (CIRAD, associé au LIRMM). Enfin, Richard Nock, ancien doctorant du LIRMM (1998) et actuellement MdC à l'Université des Antilles est revenu au LIRMM pour passer son HDR. Quarante-quatre (44) thèses ont été soutenues dans le même temps, ce qui reste dans l'ordre de grandeur des années passées. Parmi ces nouveaux docteurs, 3 sont devenus chercheurs d’un EPST, 9 Maîtres de Conférences, 9 ATER ou Post-Doc et 8 Ingénieurs R&D dans le privé ou semi-privé. Comme le montrent ces chiffres, plus de la moitié des docteurs formés dans le département ont été recrutés dans la recherche publique, plus du quart sur des postes définitifs. De plus, dans leur grande majorité ils ont été recrutés en dehors de Montpellier alors que, dans le même temps, le département recrutait à l’extérieur la plupart de ses nouveaux chercheurs. Ceci confirme qu’il contribue très positivement à l’irrigation du monde de la recherche en informatique et à la mobilité des jeunes chercheurs, tant en entrée qu'en sortie. Durant ces quatre ans, 70 thèses ont débuté au département, dont 5 co-financées par la région et 34 sur des allocations ministérielles. Il faut noter que, parmi celles-ci, 7 proviennent d'ACI impliquant des membres du département, quatre autres sont des AMN et cinq viennent d'ED autres qu'I2S.

2.4. Bilan des réalisations

Les chercheurs du département ont consacré beaucoup d’efforts à la valorisation des résultats de recherche en pilotant ou en participant au développement de plates-formes logicielles distribuées dans leurs différentes communautés et accessibles sur le web.

• Aide à la synthèse en chimie : Resyn Assistant (SANOFI),

• Apprentissage (treillis de Galois, apprentissage déontique, apprentissage online) : Graal, Webra, Phiined, R-Winnow,

• Bioinformatique, analyse d’expressions géniques et construction de phylogénies : PERMUTMATRIX, DTscore, PHYML, PhyloQuart, STAR, FastME, GAMMA, BIONJ, MaM, WebMaM, MS_Align, SEEDGENE,

• Construction de treillis : Galicia (Université de Montréal),

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• Contraintes : Conacq (apprentissage de réseaux de contraintes), Rand_bcsp (générateur aléatoire uniforme de CSP binaires),

• Etude de la logique de la découverte scientifique : Eleusis + Nobel,

• Génération de cours pour l’enseignement à distance : EadGen,

• Graphes conceptuels : COGITANT,

• Grid (services pour le travail et l’apprentissage collaboratif) : GVD,

• Indexation sémantique de ressources audiovisuelles : OPALES (INA),

• Multi-agents : MadKit, Warbot, StrobeKit,

• Ontologies (système de description d’ontologies) : ODS,

• Traducteur de langages : SYGMART, SYGFRAN, SYGtoE.

2.5. Bilan des publications

Les travaux de l’ensemble des chercheurs du Département Informatique se sont traduits par un nombre significatif de publications durant ces quatre années, la qualité rejoignant la quantité (voir également la rubrique « faits marquants »).

Thèses 42 HDR 6 Brevets Audience internationale Audience nationale Livres 2 Chapitre d’ouvrages 32 15 Edition d’ouvrages 29 11 Revues avec comité de lecture 128 21 Conférences avec actes publiés et comité de lecture

271 90

Conférences invitées 14 11 Autres conférences 22 21

Type de publication Th HDR Livres Chapitres Éd Ouv Revues Conf Act. Conf Inv Autres

Acronyme de l'équipe Statut de la publication (Internationale ou Nationale) Int Nat Int Nat Int Nat Int Nat Int Nat Int Nat Int Nat

APR 7 1 2 1 12 3 12 6 4 3 ARITH 4 1 6 2 3 1 21 1 34 3 3 D’OC 6 2 3 2 5 4 9 2 21 17 2 2 10 7 IDC 5 3 6 6 5 17 12

IHMH 1 1 3 1 2 12 4 1 3 KAYOU 6 1 8 5 4 3 12 3 68 15 2 2 4 4

MAB 7 2 4 1 36 1 12 9 4 4 RCR 1 1 3 3 2 2 TAL 1 1 1 8 27 9 2 VAG 5 1 2 18 3 40 7 WEB 4 2 4 3 3 1 25 6 3 2 2 2

Totaux 42 6 2 0 32 15 29 11 128 21 271 90 14 11 22 21 2 47 40 149 361 25 43

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2.6. Collaborations extérieures

Les collaborations interdisciplinaires du département se sont renforcées et enrichies durant ces quatre années.

2.6.1. Biologie

La bioinformatique poursuit l'approfondissement de ses relations avec le recrutement de deux chercheurs CR CNRS (N. Lartillot et S. Guindon) ayant un cursus de biologie, et l’accueil d’un CR INRA (O. Martin) appartenant à une UMR d’Agronomie. La même équipe assure également le pilotage de l'ACI « Informatique, Mathématique, Physique pour la Biologie » (IMPBio). La création d’une équipe-projet multi-laboratoires incluant l’INRA et l’ISEM a formalisé les collaborations. Plusieurs équipes du département ont par ailleurs des relations suivies avec différentes équipes du CIRAD, du CEMAGREF et de l’IRD sur des sujets comme la simulation de plantes.

2.6.2. Chimie

Le projet ENCORE (ENcyclopédie de Chimie ORganique Electronique), sélectionné comme « test-bed » par le projet européen E-LeGI demande une étroite collaboration entre chimistes et informaticiens.

2.6.3. Droit

Des relations ont été établies dans le cadre de l’ACI Comp-lex avec le centre de Droit des Affaires de l'Université de Droit (UMI), et le CERSA (Paris) sur la modélisation des raisonnements fondés sur des normes.

2.6.4. Education

Deux enseignants-chercheurs de didactique de l'UM II sont entrés au département comme chercheurs associés, en relation avec le projet WEB. Les membres de ce projet s’impliquent dans la structuration de la communauté montpelliéraine (universités et IUFM) et internationale (action WEBLEARN dans le projet européen REX Kaleidoscope) qui s’intéresse aux environnements numériques pour l’éducation.

2.6.5. Information géographique

Les problématiques de fusion et d’échanges de données géographiques hétérogènes et réparties ont été étudiées dans le cadre de divers projets impliquant l’IGN Cogit, Irenav Brest, le CIRAD, le CEMAGREF et l’IRD. La conception et le prototypage rapide d’applications SIG sont aussi abordés au travers de la collaboration avec les chercheurs CEMAGREF de la nouvelle UMR TETIS (labellisée au 01/01/2005 par la DGER du Ministère de l’Agriculture).

2.6.6. Physique

Les résultats obtenus dans l’équipe ARITH trouvent des applications en physique statistique et combinatoire, et dans l’étude des quasi-cristaux qui ont suscité des collaborations avec des spécialistes des lasers. Une collaboration a commencé avec la physique et le Groupe d'Astroparticules de Montpellier (GAM-LPTA, UMR IN2P3/UM II) autour de la thématique de la grille (GRID) et en relation avec l'algorithmique dans les réseaux : deux MCF ont été recrutés au LPTA sur ce projet, l'un en section 29 (2001), l'autre en 27 (associé au LIRMM en 2003, devenu membre permanent en 2005).

2.6.7. Mathématiques

La collaboration avec les mathématiques sur la cryptographie s'est poursuivie. Un projet sur la numération a débuté en 2004 dans l’ACI « Nouvelles interfaces des mathématiques ». Une autre collaboration régulière avec les mathématiques concerne l’étude des modèles catégoriels de l’informatique. Par ailleurs il est à noter que le Département Informatique collabore de manière effective avec la quasi-totalité des universités françaises et plus de 40 laboratoires de recherche à l’étranger.

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2.7. Contrats européens

Plusieurs projets européens (PCRD) impliquant des membres du département ont débuté ou se sont achevés dans la période 2002-2005 : SMART-EC, MKBEEM, ORIEL et LeGE-WG dans le cadre du 5ième PCRD, E-LEGI et REX Kaléidoscope dans le cadre du 6ième PCRD.

2.8. Transfert technologique

Depuis plus de dix ans, le Département Informatique du LIRMM est moteur dans la constitution et le fonctionnement du conseil scientifique d’un pôle de transfert régional soutenu par le Contrat Plan Etat Région (ancien pôle TIIM). Cette structure a été récemment reconduite en tant que département « Informatique, Multimédia, TIC » au sein de la nouvelle association de transfert Languedoc-Roussillon, dont le but est d’identifier les collaborations entre scientifiques, professionnels et formations au niveau régional. L'équipe ARITH s'est impliquée dans plusieurs contrats :

• Projet Teepy avec la société Ocenix dans le cadre d’une convention ANVAR 2003-2004,

• Contrat de recherche 2004-2005 avec la société Netheos (soutenue par l'organisme Languedoc Roussillon Incubation) et le laboratoire I3M (Mathématiques UM II),

• Contrat de recherche 2003-2008 LIRMM (informatique-microélectronique) avec STMicroelectronics Rousset (division Smartcard) et le Centre de Micoroélectronique de Provence : Action RNS/Arithmétiques résistantes aux fuites.

Dans l'équipe D'OC, deux actions de transfert technologique ont eu lieu avec les sociétés GATONERO et NELIS sur le thème des langages à composants. L'équipe IDC s'est elle aussi impliquée dans plusieurs actions de transfert de technologie :

• Ses compétences concernant la technique des « transformées opérationnelles » portant sur la mise en cohérence des données dans le cadre d'un travail collaboratif ont fait l'objet d'un transfert technologique avec la société TIXEO pour l'amélioration du logiciel Workspace3D,

• Collaboration avec la Société PenBASE (en incubation à Cap Alpha) : "Conception d'un Synchroniseur générique",

• Transfert de technologie régional avec la société BPSolar sur la détection de panne (2003),

• Transfert de technologie régional avec la société SQLI sur la classification de messages à l’aide des motifs séquentiels (2004),

• Transfert de Technologie en Région, en partenariat avec le Pôle TIIM, CNRS-Montpellier, 2004.

Les logiciels Phiined et Webra, développés par l'équipe KAYOU pour la construction interactive d'ontologies assistée par apprentissage avec des treillis de Galois ont été utilisés dans la conduite de processus chez Euriware et la découverte de médicaments chez Ariana pharma. Des travaux en cours portant sur les cadres de négociation de contrats juridiques (construction interactive d'ontologies dans le domaine juridique, raisonnement en logique déontique défaisable et paraconsistante), menés en collaboration par l'équipe KAYOU, le centre de Droit des affaires de Montpellier et le CERSA à Paris, ont trouvé une concrétisation dans un produit qui a été développé par la société Normind, start-up LIRMM, et qui est actuellement en phase de test à la DAE CNRS. L'équipe TAL collabore avec la société Makkina News dans le cadre du projet SPRINT région-industrie sur la catégorisation de textes de presse. Deux contrats de collaboration de recherche LRI (Languedoc Roussillon Incubation) ont été conclus entre l'équipe VAG et les sociétés ARAK et @imant respectivement, sociétés en incubation.

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L’équipe WEB s’implique fortement au sein de l’UOMLR (Université Ouverte Montpellier Languedoc Roussillon) et a actuellement un contrat de collaboration de recherche avec l'entreprise Concept-6 pour concevoir une solution innovante concernant la représentation des concepts qui permettent de caractériser des documents liés à la demande d'autorisation de mise sur le marché de médicaments.

2.9. Faits marquants

Les équipes du Département Informatique ont acquis une reconnaissance nationale et internationale depuis déjà plusieurs années et elles participent à la plupart des structures d'animation de la recherche en informatique. Ses membres sont ainsi impliqués dans 6 GDR, plus de 10 ACI, plus de 15 AS, 4 RTP, 5 Networks Of Excellence, 1 Interreg, 1 Minerva, l’ERCIM et le Drafting Team Inspire. L’implication des membres du Département Informatique est également forte en région : présidence ou participation à plusieurs conseils scientifiques, nombreux transferts de technologie. Les chercheurs du Département Informatique ont organisé, co-organisé, présidé ou co-présidé de nombreuses manifestations scientifiques (en particulier des conférences internationales ou nationales). Plusieurs d’entre eux ont obtenu, individuellement ou plus collectivement, des récompenses importantes. L’ensemble de ces actions ou reconnaissances individuelles est spécifié dans les fiches-équipes. D’autre part, au niveau global, plusieurs données importantes sont à noter. L’effectif du Département Informatique est passé en 4 ans de 54 à 76 chercheurs permanents, soit une augmentation moyenne de 9% par an. Cet afflux important a induit des problèmes de locaux de plus en plus criants, mais il ne s’est pas fait aux dépens de la qualité, bien au contraire. En effet, les membres du Département Informatique publient couramment dans les revues et conférences internationales réputées de leurs spécialités ; une analyse rapide du bilan des publications donne un total de 399 articles en revues ou conférences internationales avec comité de lecture (critère CNRS) soit, en moyenne, plus d’1,5 publications internationales avec comité de lecture, par an et par permanent. Si l’on ajoute, toujours en ne considérant que la partie internationale, les livres, chapitres, éditions d’ouvrage, conférences invitées et autres, le total passe à 498, soit 2 publications par an et par permanent. Le graphique ci-dessous montre l’évolution des publications sur les quatre années. Pour compléter ce graphique en le rapportant aux effectifs, le nombre de publications (critère CNRS) était de 1 par permanent en 2002, de 1,5 en 2003 et il avoisine 1,8 en 2004 et 2005, apparaissant donc en forte augmentation (d’autant que l’année 2005 n’est pas encore finie).

Enfin, il convient aussi de remarquer que les chercheurs du Département Informatique ont su décliner, de manière significative, leurs travaux sous forme de logiciels et de plates-formes (voir le « Bilan des réalisations » ci-dessus), avec plusieurs cas qui rencontrent un succès extrêmement important.

Evolution des publications

0 20 40 60 80

100 120 140 160 180

2002 2003 2004 2005

RIRNCICNTotalCNRS

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3. Perspectives pour 2006-2009 Les quatre années qui viennent devraient être marquées par une prolongation de l’effort de restructuration et de consolidation de la croissance. Mais cette consolidation devra s'accompagner de la poursuite de l’augmentation des effectifs dans un contexte assez général de réformes, à tous les niveaux, dont les conséquences nous échappent quelque peu : LMD, Loi sur la recherche, etc.

3.1. Évolution des effectifs

Rappelons que la croissance du département a été motivée avant tout par des besoins en enseignement, la section CNU 27 étant très déficitaire à Montpellier. La réforme la plus significative est donc sans doute celle du LMD. L'Université a construit sa proposition qui comprend, pour ce qui concerne le département, une mention de Master intitulée Informatique, Mathématiques, Statistiques. Avec la réforme, les effectifs en Master recherche (ex-DEA) ou professionnalisant (ex-DESS) ont augmenté et avec eux la charge d'encadrement et d'hébergement des stagiaires, accentuant du même coup le besoin urgent de nouveaux locaux. Sur le plan des charges d'enseignement, les enseignants de section 27 sont plus mis à contribution dans les formations d'autres disciplines, où la part de l'informatique était jusqu’alors quasiment inexistante. Au total, du fait de cette pression supplémentaire des besoins d'enseignement, l’arrivée des nouveaux enseignants-chercheurs n’a fait que stabiliser le besoin. Un effet de bord très sensible de ce problème de sous-encadrement important en enseignants est l’influence réelle qu’il a sur la disponibilité des personnels concernés pour la recherche, tant en qualité qu’en quantité. La production scientifique du département, pourtant déjà importante dans les conditions actuelles plutôt défavorables, ne pourra donc que s’améliorer à tous points de vue avec l’arrivée d’un nombre significatif de nouveaux enseignants-chercheurs, accompagnée de moyens permettant de leur donner des conditions de travail correctes. Les enseignants-chercheurs ne représentent qu'une partie, certes très majoritaire, des chercheurs du département. Si l'effectif global a largement plus que doublé en 13 ans, celui des chercheurs CNRS ou INRIA a été multiplié par plus de 7, en partant il est vrai de très peu (2). Le département a montré, ces dernières années, qu'il était capable d'attirer de jeunes chercheurs talentueux (3 recrutements de CR CNRS non formés au LIRMM, une mutation), et d'en former pour un recrutement interne (2 CR CNRS dont un sur la période 2002-2005) ou externe (2 CR INRA, 1 CR INRIA). Il n'y a pas de raison, au moins à notre niveau, que cette croissance s'arrête. Bien au contraire, l'installation progressive de l'INRIA à Montpellier ne peut que produire des opportunités que le département a bien l'intention de saisir, voire de susciter.

3.2. Consolidation scientifique et structurale

La structuration en équipes-projets a été un succès. Elle a permis de dégager le sentiment d’une identité commune dans le respect des spécificités de chacun. Les deux années et demi d’existence de ces structures permettent maintenant aux chercheurs qui les composent de réfléchir à leurs convergences et leurs différences. Des restructurations au niveau des équipes-projets, voire à un niveau supérieur de regroupements thématiques, sont envisagées et font l’objet d’une réflexion active de la part de la direction et du comité des projets. Les recrutements attendus pour renforcer le département et lui permettre d’atteindre les objectifs scientifiques qu’il se fixe auront aussi pour conséquence un accroissement important de sa taille qu’il conviendra de gérer au mieux. Nonobstant les problèmes de locaux, au sujet desquels le département n’a pas la maîtrise totale des décisions qui pourront être prises, cet accroissement de taille nécessitera probablement quelques regroupements afin d’éviter un éparpillement incontrôlable et pour permettre d’assurer un équilibre de représentativité au sein du comité des projets. Par ailleurs, sur le plan régional, les liens déjà existants avec le LIA (Laboratoire d’Informatique d’Avignon) devraient se renforcer, voire s’institutionnaliser pour tout ou partie de ses membres. Il s’agit là d’une opération dont l’impact sur l’évolution scientifique (voire structurelle) du département ne

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devrait pas être neutre. Signalons également des contacts assez avancés avec l’équipe d’informatique de l’université de Perpignan. Enfin, il faut rappeler les relations déjà anciennes avec le laboratoire LGI2P de l’École des Mines d’Alès. Le Département Informatique se place donc résolument dans une perspective de poursuite de la croissance et son objectif est de favoriser des recrutements futurs qui renforceraient, de façon non exclusive et non ordonnée, les projets existants et les collaborations, à l'intérieur ou à l'extérieur du laboratoire.

3.3. Prochains recrutements

A très court terme, six recrutements en section 27 sont prévus à l'UM II pour la rentrée 2006 (3 PR et 3 MCF). Pour ces six postes, le comité des projets a proposé les profils suivants :

• PR : Algorithmique, Bioinformatique (ordonné)

• PR : Bases de données et Systèmes d’information

• PR : Bases de données, Intelligence Artificielle

• MCF : Bioinformatique, Arithmétique des ordinateurs (ordonné)

• MCF : Systèmes multi-agents et GRID, Intelligence Artificielle (ordonné)

• MCF : Visualisation, Web sémantique (ordonné)

3.4. Événements

L’organisation ou la présidence, par des membres du Département Informatique, de plusieurs conférences est d’ores et déjà prévue. Plusieurs sont en cours de discussion. Sont déjà finalisées :

• la conférence DEFT06, programmée en relation avec la Société du Document Numérique,

• une école thématique CNRS sur le thème « Simulation, Réalités virtuelles et augmentées et Apprentissage professionnel » dans le cadre du RTP 39 (collaboration avec l’Université Paris 8),

• la conférence ALGOTEL 2006,

• OTM 2006, féderation de trois conférences internationales :

CoopIS : Cooperative Information Systems,

DOA : Distributed Objects and Applications,

ODBase : Ontologies, DataBases, and Applications of SEmantics,

• l’école/conférence en mathématiques discrètes CANT'2006 (International School and Conference on Combinatorics, Automata and Number Theory), sélectionnée par l'European Mathematical Society pour faire partie de l'EMSMathSchool2 (série de 11 écoles recouvrant la totalité du spectre des mathématiques et s'étalant sur les années 2006-2009),

• la conférence ARITH 2007,

• la conférence BDA 2007,

• la conférence CAISE 2008.

3.5. Contrats, appels d'offre

Cinq soumissions de contrats européens ont été faites dans le cadre du 6ième PCRD (Information Society Technology) : les projets STREP GRAIL et GRIDVISION dans l'unité GRID, le projet IP AISE dans l'unité e-inclusion, le projet STREP PRELUDE dans l'unité FET (Future and Emerging Technologies), enfin le projet STREP LOGOS (sélectionné).

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Une équipe va participer à un projet PICS : IDC (Intégration sémantique de données XML et optimisation de requêtes dans les environnements à grande échelle – 2006-2008). 6 ANR auxquelles participent des membres du département ont été acceptées : les projets SAPHIR (programme RIAM, maître d'oeuvre INA) et EIFFEL (programme RNTL, maître d'œuvre Antidot) pour l'équipe RCR, le projet FORUM (programme ARA MDMSA, maître d’œuvre LIRMM) pour l'équipe IDC, le projet SPANGEO (programme ARA MDMSA, maître d’œuvre LIRMM) pour l'équipe VAG, enfin pour l’équipe ARITH les projets TSaR, Transfert sécurité d'images d'art haute résolution (programme ARA SSIA), porté par J.P. Guédon (Univ. Nantes) et ICTeR « Les Technologies Reconfigurables : Intégrité et confidentialité des informations » porté par L. Torres, département Microélectronique (maître d’œuvre LIRMM). Dans le cadre de l'appel d'offres pluridisciplinaires 2005 du département STICS (UM II), deux projets ont été proposés par l'équipe ARITH : SIREEL (auquel participe également l’équipe APR) et « Mathématiques des échanges de données ». Trois projets ont été soumis dans le cadre des PPF (Programmes Pluri-Formation) : PPF « BioStic », porté par Isabelle Mougenot (équipe D'OC) et Jean-Pierre Nougier, PPF « PARTIE PARTage d'Information pour applications Environnementales » porté par Thérèse Libourel (équipe D'OC), PPF « Mise en place d'une grille de calcul commune à l'UM2), porté par Vincent Ranwez (ISEM) impliquant les équipes APR, ARITH et MAB. 3.6. Transfert Technologique Des opérations de transfert technologique sont programmées avec plusieurs sociétés en activité ou inscrites dans un processus d'incubation incluant AIRTIST et Aquafadas avec l'équipe IDC, EDGE WAN avec l'équipe KAYOU, EPURE Software avec les équipes APR, KAYOU et VAG, NOUT avec l'équipe TAL, N2P avec l'équipe APR.

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Département Microélectronique

Responsable : Marie-Lise Flottes (depuis juin 2005) Responsable adjoint : Lionel Torres (depuis juin 2005)

1. Le Département Microélectronique en quelques chiffres

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Membres Permanents

Effectifs au 12/2005 : 24 (15 enseignants-chercheurs, 9 chercheurs CNRS) Auvergne Daniel PR UMII retraite 01.11.2004 Azaïs Florence CR CNRS Azémard Nadine CR CNRS Benoit Pascal MCF, depuis le 09/05 UMII Bernard Serge CR CNRS Bertrand Yves PR UMII Cambon Gaston PR UMII Cathebras Guy MCF UMII Comte Mariane MCF depuis le 09/04 UMII Deschacht Denis DR CNRS Flottes Marie-Lise CR CNRS Galy Jérôme MCF UMII Girard Patrick DR CNRS Landrault Christian DR CNRS Latorre Laurent MCF UMII Mailly Frédéric MCF depuis le 09/05 UMII Maurine Philippe MCF UMII Nouet Pascal PR UMII Pravossoudovitch Serge PR UMII Renovell Michel DR CNRS Robert Michel PR UMII Roche Fernand MCF UMII retraite 01.04.2005 Rouzeyre Bruno PR UMII Sagnes Georges PR UMII retraite 01.11.2003 Sassatelli Gilles CR CNRS Torres Lionel PR UMII Virazel Arnaud MCF UMII

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Doctorants

2002-2005 : 73 dont 36 en cours

Thèses soutenues

2002 V. Beroulle, J-M Dutertre, P. Faure, S. Laville, C. Papaix, G. Pelissier, F. Picot, R. J. Pouget, W. Rahajandraibe, G. Sassatelli, I. Vogel 2003 Y. Bonhomme, B. Caillard, M. Comte, M. Dardalhon, F. Delauche, J.M. Gallière, A. Landrault, X. Michel, D. Navarro, L. Pellier, A. Richard, C.L. Tisse 2004 P. Benoît, O. Héron, A. Lopez, O. Omedes, R. Perez, R. Poirier, S. Rahim 2005 A. Chaehoi L. Dilillo, N. Dumas, D. Hély, S. Riso, J.D. Techer, A. Verle

Thèses en cours

Inscription 2002 D. Martin, D. Mesquita, S. Tanguy, V. Puyal, F. Gensolen Inscription 2003 N. Badereddine, A. Djellid-Ouar, R. Elbaz, C. Entringer, A. Ngouanga, R. Perrot, A. Razafindraibe, R. Roubadia Inscription 2004 N. Bruchon, U. Campanella 50%1, J. Dalmasso, O. Ginez, B. Godard, V. Kerzerho, L. Larguier, B. Lasbouygues, S. Mahtouk, A. Rivière, A. Rousset, V. Sacco2, N. Valette Inscription 2005 M. Djilas 50%3 , M. Doulcier, L. Gouyet, A.T. Ho, O. Leman, J.E. Lorival, V. Migairou, A. Ney, N. Saintjean, M. Yap San Min

Post-doctorants

F. Gensolen 09/05-09/06 A. Landrault 09/04-09/05 F. Mailly 09/04-08/05 J. Pouget 09/03-08/04 A. Zenteno 01/03-12/03

Chercheurs Invités

H.J. Wunderlich Professeur, Univ Stuttgart, Allemagne, 03/05 -07/05 M. Ciesielski Professeur, Univ. Amerst USA, 09/02-09/03

CDD Recherche

M. Lafont 01/05-07/06 C. Duport 02/03-09/03 F. Thérond 10/03-10/04 M. Rajkumar 02/05-07/05 J.B. Lerat à partir de 09/05

Support Service Technique

R. Lorival 80%-IR2 CNRS T. Gil IR2 CNRS S. Belin CDD

1 Co-tutelle avec UAB, Espagne 2 Co-tutelle avec l’Université de Catagne-Italie 3 Co-tutelle avec Département de Robotique, LIRMM

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Production scientifique

Thèses 37 HDR 3 (1 CCSI + 1 TCSI + 1 DEMAR) Brevets 5 (1 en 2002, 2 en 2003, 1 en 20044, 1 en 2005) Audience internationale Audience nationale Livres 1 Chapitre d’ouvrages 3 1 Edition d’ouvrages 45 Revues avec comité de lecture 45+14 5 Conférences avec actes publiés et comité de lecture

176 + 44 10

Conférences invitées 15 7 Autres conférences 62 50

5 Prix

• Best Paper Award - IEEE European Test Symposium - Ajaccio (France) - 2004

• Best Paper Award - IEEE Workshop on Design and Diagnostics of Electronic Circuits and Systems - Sopron (Hongrie) – 2005

• Best Design Contest Award – IEEE Design, Automation and Test in Europe 2002

• Concours national d’aide à la création de technologies innovantes respectivement : 2 lauréats, Création d’entreprises Cortus « Processeur pour les systèmes embarqués » et Menta « Processeur reconfigurable ».

• Nominations « Doctoral Thesis Award » – IEEE VLSI Test Symposium – : 2 en 2005

2 Responsabilités d’administration de la recherche (National/International)

• Nomination de Michel Robert comme directeur scientifique adjoint du département STIC du CNRS.

• Election de Michel Renovell comme vice-président du TTTC (Test Technology Technical Council) de l’IEEE Computer Society en décembre 2003.

• Election de Patrick Girard comme vice-président de l'ETTTC (European Test Technology Technical Council) en octobre 2005.

5 Conférences organisées

International Conference on Field Programmable Logic (FPL’02), 1st IST MARLOW workshop 2003, IEEE European Test Symposium (ETS’04), PATENT-DfMM Summer School 2005, Reconfigurable Communication-Centrics SoC (ReCoSoC’05)

6 Présidences / Vice-présidences de Comités de Programme

European Test Symposium (ETS 2004), East-West Design and Test Conference (EWDT 2004), Design & Diagnostic of Electronic Circuits and Systems (DDECS 2005), IFIP International Conference on Embedded And Ubiquitous Computing (EUC 2005), Reconfigurable Communication-Centrics SoC

4 En collaboration avec le département de Robotique, projet DEMAR 5 50% projet TCSI, 50% projet CCSI

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(ReCoSoC 2005), Rétine Electronique Asic-Fpga Et DSP Pour La Vision Et Le Traitement D’images En Temps Réel (READ 2005).

8 Comités Exécutifs

ETS (Présidence depuis 2003), DATE, DDECS, DELTA, DCIS, FPL, ReCoSoC, READ

5 Comités Editoriaux de journaux

ASP Journal of Low Power Electronics (Présidence du comité), Journal of Electronic Testing: Theory and Applications (JETTA), IEEE Design & Test, IEEE Transactions on Computers, IOS Journal of Embedded Computing

Comités de Programme de conférences dont :

ATS, DAC, DATE, DBT, DCIS, DELTA, DDECS, DSD, EDCC, ETS, EWDT, FPL, HLDVT, IMSTW, IOLTS, ITC, ICCAD, ICCD, Int Conf on Automation, Quality&Testing, Robotics, Int. Conf. on EUC, Int. Conf. on VLSI-SOC, LATW, SDD, RAW, PATMOS, , ICTW, WTW, PRDC, SBCCI, ICFPT, ReCoSoC, ISVSLI, Int. Workshop IP-SoC, SPI, SCS, ICM, READ, VTS

Expertises de projets

CEE, Canadian Scientific Foundation, Netherland Scientific Foundation, Irish Science Foundation, Italian Committee for Research Evaluation, DRRT Languedoc Roussillon, ANR PNANO & Jeunes chercheurs, CNRS GDR fiabilité, CNRS GDR MEMS (comité de pilotage), GDR Fiabilité (comité de pilotage)

Responsabilité AS/GDR

RTP SoC (responsabilité du RTP, comité de pilotage, responsabilité d’Actions Spécifiques du RTP), GDR ISIS (responsabilité d’une action spécifique)

Coopérations nationales

• 1 coopération dans le cadre du Réseau d’Excellence Européen PATENT-DfMM : 2004-2007 (IEF / Univ. Paris Sud)

• 4 co-tutelles de thèse : 2001-2005 (LCIS / INPG, Valence), 2004-2007 (IXL / Univ. Bordeaux 1), 2002-2005 (DGA), 2005-2008 (CEA-LIST),

• ACI Nanoscience « Calcul logique programmable utilisant des éléments mémoires magnétiques », 2004-2006 (IEF/Univ. Paris Sud, CEA- Spintec Grenoble, TIMA/CMP – Grenoble, LPM Univ. Strasbourg)

• ACI Nanoscience « Architectures pour l’intégration des nanocomposants moléculaires », 2004-2007 (IEF/Univ. Paris Sud, CEA-LETI, LISIF/Univ. Pierre et Marie Curie, ENST-Paris, LRI/Univ. Paris Sud, IEMN/Univ. Lille 1, IXL/Univ. Bordeaux, TIMA-INPG Grenoble)

• ACI Sécurité « Opérateurs Arithmétiques pour la Cryptographie », 2002-2004 (ENS Lyon, Laboratoire I3M Univ. Montpellier, Projet ARITH LIRMM)

• Projet ANR (programme non thématique) « Les Technologies Reconfigurables : Intégrité et confidentialité des informations » : 2005-2008 (Univ. Lorient Laboratoire LESTER, ENST Paris, Univ. Saint-Etienne Laboratoire TSI, Société Netheos)

Coopérations internationales

• 2 projets CAPES-COFECUB (France/Brésil) : n° 337/01, 2001-2003 (Univ. Porto Allegre, Brésil), et n° 495/05, 2005-2006 (Univ. Porto Allegre, Brésil)

44

• 1 projet PROTEUS (Programme d’Actions Intégrées France/Slovénie) : n° 02619SE, 2001-2003 (Institut Jozef Stefan, Slovénie)

• 2 coopérations dans le cadre du Réseau d’Excellence Européen PATENT-DfMM : 2004-… (Université de Lancaster, Royaume-Uni, et Université de Twente, Pays-Bas)

• 1 projet PROCOPE (Programme d’Actions Intégrées France/Allemagne) : 2005-2007 (Université technique de Darmstadt, Allemagne)

• 1 projet MSTP/UFA : 2005-2008 (Université technique de Darmstadt, Allemagne)

• 1 collaboration CNRS/NSF : 2003-2005 (Université Amherst-Massachusset, Etats-Unis)

• 2 co-tutelles de thèse : 2003-2006 (Université de Catania, Italie), et 2005-2008 (Université Autonome de Barcelone, Espagne)

Projets Internationaux

• Programme internationaux KIT (1997-2002)

• Projet européen IST-FP5, EuNICE-Test (2001-2003)

• Contrat européen EUREKA-MEDEA+, ASSOCIATE (2001-2004)

• Réseau thématique IST-FP5, MARLOW (2002-2005)

• Réseau d’excellence européen FP6, PATENT-DfMM (2004-2008)

• Contrat européen EUREKA-MEDEA+, NanoTEST (2005-2008)

Partenaires industriels (« thèmes abordés »)

• STMicroelectronics : « Test des circuits sécurisés », « Architectures reconfigurables sécurisées », « Chiffrement à la volée », « Etude Statistique des Performances des Circuits intégrés », « Représentation Unifiée des Performances en submicronique profond », « Rétine CMOS », « Utilisation de structures de thyristors pour la réalisation de protection contre les décharges électrostatiques dans les circuits CMOS : application à une technologie 0.12 um et 0.18 um », « Protection des Systèmes sur Puce (SOC) aux décharges électrostatiques (ESD) », « Analyse de défaillance et CAO », « Etude et conception de protections ESD sur technologie SOI »

• Atmel : «Architectures mémoires non volatiles», «PLL haute fréquence », «Développement de stratégies de protection contre les décharges électrostatiques», « Test des mémoires flash », « Test booléen de FPGA symétriques »

• Philips : « Compression de données de test », « Ordonnancement du test de SoC », « Instrumentation embarquée pour test de systèmes électroniques », « Etude de systèmes de compensation pour Convertisseur Analogique/ Numérique de hautes performances »

• Infineon : « Test des mémoires SRAM », «Analyse statistique et optimisation des mémoires»

• Ministère de la Défense : « Architectures reconfigurables »

• Intel Corp. : « BIST of Pipelined Structures »

• Synopsys : « Test faible consommation »

• Temento : « Architectures de test pour SOC »

• EADS : « Fiabilité des microsystèmes »

• CNES : « Fiabilité des microsystèmes »

• Alcatel : « Conception de Circuits Intégrés Rapides »

• Cadence : « Modélisation du rendement de fabrication »

• Cortus : « Coprocesseur cryptographique reconfigurable »

• Menta : « Processeur reconfigurable »

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• Néthéos : « Les Technologies Reconfigurables : Intégrité et confidentialité des informations »

• Synplicity : «Vérification de circuits intégrés».

2. Problématique scientifique et positionnement

Dans le domaine des circuits intégrés, la course effrénée à la miniaturisation est la caractéristique essentielle des technologies CMOS sur silicium. Il faut dire que dans ce domaine, miniaturisation, et donc intégration, sont synonymes de performances. On intègre toujours plus de composants sur un même substrat de silicium pour obtenir des systèmes complets qui fonctionnent à des fréquences plus élevées, qui consomment moins, qui ont plus de capacité mémoire ou de ressources de calcul, qui sont résistants à des perturbations extérieures volontaires ou pas, tout en présentant un coût ou un encombrement moindre… A l’heure des technologies submicroniques profondes, le degré de miniaturisation est tel que l’on atteint des taux d’intégration vertigineux avec des circuits pouvant contenir jusqu’à plus d’un milliard de transistors. A ce stade, le circuit devient « système » puisqu’il est capable d’absorber la fonctionnalité complète d’une application, autant dans ses aspects logiciels que matériels ; on parle alors de Systèmes Intégrés. Cette course effrénée à l’intégration sur silicium ne s’arrête pas aux seuls composants électroniques, aux seuls transistors MOS, puisque des systèmes mécaniques, thermiques, magnétiques ou autres, peuvent être intégrés pour former des capteurs ou actionneurs de tout type. Capteurs et actionneurs peuvent côtoyer sur le même substrat l’électronique de traitement des signaux qu’ils délivrent (capteurs) ou qu’ils nécessitent (actionneurs). Capteurs et actionneurs, intégrés avec leur électronique de traitement, forment des systèmes à part entière, on parle de Microsystèmes dans ce cas. Cet accroissement de la complexité des Systèmes et Microsystèmes Intégrés en technologie CMOS submicronique pose de nombreux problèmes. Spécification, modélisation, réutilisation, partitionnement entre logiciel et matériel, optimisation de performances, vérification/validation, test après fabrication, etc., sont autant de défis à relever pour accompagner cette course à l’intégration. Les recherches effectuées dans ces domaines ont pour objectif général de proposer des solutions innovantes pour concevoir, tester et donc réaliser les systèmes intégrés du futur. Le département Microélectronique du LIRMM se positionne depuis de nombreuses années dans ces domaines et possède maintenant une expérience et un savoir-faire solides et reconnus. Ses activités de recherche concernent la plupart des aspects relatifs à la conception et au test des Systèmes et Microsystèmes Intégrés en insistant plus particulièrement sur les aspects modélisation, méthode et intégration. Les travaux effectués au sein de ce département s’organisent donc naturellement autour de deux grands projets thématiques portant sur nos domaines d’expertises : la conception et le test. En parallèle, un projet applicatif permet aux chercheurs impliqués de valoriser leur savoir faire mais aussi de proposer des solutions innovantes pour les besoins de l’application ciblée. Pour ce dernier projet, la faible consommation, la détection de défaillance et la transmission de données (conception de décodeurs/encodeurs et coupleurs physiques) sont autant d’exemples de défis du domaine d’application qui nécessitent pour les résoudre de faire appel aux compétences des membres du département de Microélectronique. Les trois projets du département de Microélectronique sont :

• Projet CCSI : Conception de Circuits et Systèmes intégrés

• Projet TCSI : Test de Circuits et Systèmes Intégrés

• Projet DEMAR : DÉambulation et Mouvement Artificiel

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A l’heure actuelle, seuls des membres du département de Microélectronique sont impliqués dans les projets CCSI et TCSI bien que les travaux effectués amènent ces chercheurs à collaborer avec d’autres équipes du laboratoire. A l’inverse, le projet DEMAR implique également des membres du département de Robotique du LIRMM et des équipes médicales des Centres Bouffard Vercelli (Cerbère) et Propara (Montpellier). Ces trois projets, décrits brièvement ci-après, accueillent aujourd’hui respectivement 17, 14 et 4 permanents (P) du département de Microélectronique pour environ 12, 10 et 2 chercheurs équivalent du fait de la participation de certains chercheurs à plusieurs projets. Ces trois projets ont respectivement accueilli 49, 26 et 2 doctorants (D) au cours de la période 2002-2005. Au 1er décembre, on compte 22, 12 et 1 doctorants au sein de ces projets.

2.1. Projet CCSI

2.1.1. Axe Microsystèmes CMOS

Les objectifs concernent d’une part la conception de microsystèmes monolithiques et d’autre part la conception de rétines CMOS spécifiques. Pour chacune de ces activités la particularité réside dans les flots de conception et l’intégration de l’électronique au plus près du capteur ou de l’actionneur.

2.1.2. Axe Conception de circuits

L’objectif est de proposer des conceptions originales pour répondre à de nouvelles problématiques applicatives (circuits hautes performance, générateurs de nombres aléatoires) ou relatives aux technologies submicroniques (protections aux décharges électrostatiques, durcissement aux radiations).

2.1.3. Axe Modèles, méthodes & outils

Les objectifs concernent d’une part la modélisation aussi bien d’éléments constitutifs (interconnexions) que de performances électriques (consommation) ou de vulnérabilité aux attaques frauduleuses, et d’autre part le développement de méthodes puis d’outils d’aide à la conception de circuits (vérification formelle et conception tolérante aux dispersions).

2.1.4. Axe Architectures flexibles

Les objectifs sont d’une part d’étudier et de concevoir des architectures flexibles et reconfigurables innovantes pour de futures applications (traitement du signal et image, sécurité,...), et d’autre part de

CCSI17 P/12 E/22 D

Conception de circuits

Architectures flexibles

Modèles, méthodes et outils

Microsystèmes

DEMAR4 P/2 E/1 D

Modélisation et Commande

Interfaces vivant-artificiel

Test des Systèmes

Test des Effets Dynamiques

Test des circuits reconfigurables

Test des circuits analogiques, mixtes et microsystèmes

TCSI14 P/10 E/13 D

Test Orienté Défauts

CCSI17 P/12 E/22 D

Conception de circuits

Architectures flexibles

Modèles, méthodes et outils

Microsystèmes

DEMAR4 P/2 E/1 D

Modélisation et Commande

Interfaces vivant-artificiel

Test des Systèmes

Test des Effets Dynamiques

Test des circuits reconfigurables

Test des circuits analogiques, mixtes et microsystèmes

TCSI14 P/10 E/13 D

Test Orienté Défauts

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développer les méthodes/outils de conception de ces architectures en considérant également des technologies émergentes (magnétique, nanotubes,…).

2.2. Projet TCSI

2.2.1. Axe Test des systèmes

Les objectifs sont de développer des méthodes et outils associés permettant de tester les différents éléments constitutifs d'un système intégré su puce, ou SoC pour System-on-Chip, en considérant notamment les aspects liés à l'acheminement des données de test au sein du système

2.2.2. Axe Test des effets dynamiques

Les objectifs sont de développer des méthodes et outils permettant de tester, simuler et diagnostiquer les circuits intégrés en considérant les effets des fautes à caractère dynamique c’est à dire provoquant un dysfonctionnement temporel.

2.2.3. Axe Test orienté défauts

Les objectifs sont l’étude, la modélisation et le diagnostic de nouveaux types de défauts en vue de l’amélioration de la qualité du test après fabrication.

2.2.4. Axe Test des circuits reconfigurables

Les objectifs sont de développer des méthodes et techniques de test adaptées à ces circuits spécifiques, notamment en exploitant les propriétés de flexibilité inhérentes à ce type d’architecture.

2.2.5. Axe Test des circuits analogiques, mixtes et microsystèmes

Les objectifs sont de développer des méthodes et techniques alternatives pour réduire les coûts associés au test de ce type de circuits.

2.3. Projet DEMAR

2.3.1. Axe Modélisation et commande du système sensori moteur humain

Les objectifs sont la modélisation du muscle et la commande prédictive pour la synthèse en ligne de la marche bipède.

2.3.2. Axe Interfaces vivant-artificiel

Les objectifs sont d’une part le développement de stimulateurs, capteurs et senseurs physiologiques, et d’autre part, le développement d’une méthodologie générale d’observation de la posture et du mouvement d’un patient à partir de la seule mesure des efforts fournis par un déambulateur. Cet axe comporte notamment la conception de nouvelles architectures microélectroniques mixtes (analogique et numérique) pour réaliser des neuroprothèses implantables.

2.4. Positionnement du département

Les projets CCSI et TCSI, par leur reconnaissance et leur dimension représentent une particularité forte sur laquelle le département de Microélectronique s’appuie. Leur complémentarité développée au sein d’une même entité est une spécificité de notre groupe. Ainsi que cela au soit au sein du laboratoire ou dans le cadre de partenariats académiques et/ou industriels, ces projets permettent d’amener une expertise pertinente et complémentaire au sein de mêmes consortiums. On citera par exemple au niveau local le projet DEMAR, au niveau européen le Réseau d’excellence PATENT qui englobe les actions relatives à la conception (CCSI) et au test (TCSI) de Microsystèmes, ou bien le projet Européen IST MARLOW qui intègre les actions menées sur l’assignement faible puissance (CCSI) et le test faible consommation (TCSI). On peut citer aussi au niveau national un projet très large sur le domaine des systèmes sécurisés, projet centré autour de la société STMicroelectronics et regroupant divers laboratoires de la région PACA mais aussi le LIRMM avec les projets CCSI et TCSI du département de Microélectronique ainsi que les projets ARITH du département d’Informatique et ICAR du département de Robotique.

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Cette complémentarité de nos activités exprimée par des projets nationaux ou internationaux démontre le dynamisme de l’ensemble du département de Microélectronique par la volonté des chercheurs et enseignants-chercheurs à travailler conjointement sur des domaines applicatifs communs et ce quel(s) que soi(en)t le ou les projets/axes dans le(s)quel(s) ils interviennent.

3. Evolution sur 2002-2005

Au 31 décembre 2005, le département de Microélectronique comprend 24 chercheurs dont 15 enseignants-chercheurs (7 PR, 8 MdC) et 9 chercheurs CNRS (4 DR, 5 CR) ainsi que 2 post-doctorants. Dans la période considérée, nous comptons trois départs à la retraite et le département s’est renforcé d’un Chargé de recherche CNRS et de deux Maîtres de Conférences. On compte en outre 36 doctorants en thèse en décembre 2005. D’autre part, le département étant une équipe d’accueil du Master STPI Option EEA - spécialité SAEI (Systèmes Automatiques et Electroniques Intégrés), il accueille chaque année une vingtaine d’étudiants de cette formation auxquels viennent s’ajouter des stagiaires de différentes universités ou écoles. Au cours de la période considérée, les chercheurs du département ont publié un nombre important d’articles dans des revues scientifiques (52), des conférences avec actes et comités de lecture (190) ainsi que dans des colloques dont les actes sont à diffusion restreinte (109). Ils ont de plus participé à la rédaction d’ouvrages (5) et ont communiqué sur leurs domaines d’expertises lors de conférences invitées (22). Enfin, certains résultats ont été valorisés au travers de nouveaux brevets (5). Le graphique ci-après donne la répartition de la production sur les 4 années en comprenant les revues, les conférences avec actes et comité de lecture, les ouvrages (chapitres et ouvrages complets) ainsi que les brevets.

0

10

20

30

40

50

60

2002 2003 2004 2005

RevuesConf/ActesOuvragesConf/invitéesBrevets

On notera une bonne régularité de ces chiffres attestant de la tenue de la production au fil des années mais surtout de l'excellente qualité des congrès où les travaux ont été publiés (ITC, VTS, DATE, FPL, ESSIRC pour n’en citer que quelques unes), positionnant ainsi le département de Microélectronique

49

comme l’un des contributeurs national les plus importants dans les conférences européennes. Il faut aussi mentionner que le tiers environ des publications est réalisé en collaboration avec des organismes extérieurs français voire étrangers. Notons enfin la rédaction au cours de l’année 2003 de l’ouvrage de synthèse sur le Test rédigé par l’ensemble des permanents du projet TCSI (parution en 2004). Cette forte activité de publication dans des conférences internationationales contribue au fait que les membres du département soient partie prenante de très nombreux comités des programmes de conférences telles que l’International Test Conference (ITC), Design And Test in Europe (DATE), Design Automation Conference (DAC), VLSI Test Symposium (VTS), l’European Test Symposium (ETS), l’International Conference on Circuit Design (ICCD), l’International Conference on CAD (ICCAD), l’Asian Test Symposium (ATS), la Field Programmable Conference (FPL), le Fault Tolerant Computing Symposium (FTCS), ainsi que de nombreux workshops internationaux tels que HLDVT, LATW, IOLTW, IMSTW, PATMOS, DDECS, DELTA...

De plus, plusieurs chercheurs se sont vus attribuer la charge soit de Président de Comité de Programme soit de Président Général de conférences internationales en 2004 et 2005, ce qui bien sûr constitue une reconnaissance importante du rayonnement scientifique. Enfin, le département a entièrement organisé ces dernières années l’International Conference on Field Programmable Logic en 2002 (FPL’02), le premier IST MARLOW workshop en 2003, l’European Test Symposium en 2004 (ETS’04), ainsi que le PATENT Summer School et le premier workshop RoCoSoc en 2005.

Outre les articles, 3 habilitations à diriger des recherches et 37 thèses ont été soutenues sur la période 2002-2005. Le graphique ci-dessous montre la répartition des thèses soutenues par année en distinguant les thèses sur financement du ministère.

0

2

4

6

8

10

12

2002 2003 2004 2005

AutresMRT

Le département est également fortement impliqué et actif dans la vie et l’animation de la communauté scientifique nationale par le biais de nos instances de tutelle en occupant ou ayant occupé des postes comme membre junior de l’Institut Universitaire de France, conseiller au Ministère CSRT, Vice-président du CNFM, membre du CNU, responsable de Réseaux Thématiques Pluridisciplinaires, directeur scientifique adjoint du département STIC du CNRS. Nos relations avec les différents acteurs de la recherche sont excellentes puisque nous entretenons des relations contractuelles suivies avec de grands groupes industriels ainsi qu’avec de nombreux groupes de recherche publics au travers de partenariats directs ou de projets français, européens ou internationaux. Les graphes ci-dessous montrent une évolution croissante sur les quatres dernières années de nos coopérations nationales et internationales, ainsi qu’un maintient de nos participations aux projets internationaux.

50

Enfin le LIRMM, et en particulier le département de Microélectronique, est le principal support du pôle CNFM (Coordination Nationale de la Formation en Microélectronique) de Montpellier. En plus de sa mission d’aide à la formation au niveau local (Ecole d'ingénieurs Polytechnic’Montpellier-MEA, Formation doctorale SYAM, Master STPI...), le pôle de Montpellier assure la gestion de 2 plateformes technologiques d’intérêt national : Le Centre de Ressources en CAO du CNFM (CRCC) et le Centre de Ressources en Test du CNFM (CRTC). Le CRCC assure l'interface entre les fournisseurs de logiciels de CAO microélectronique et les pôles du CNFM. Il recense les besoins, évalue les outils disponibles, propose des choix, passe des accords avec les fournisseurs, met à disposition, moyennant une participation aux frais, logiciels de CAO et matériels de prototypage, apporte une aide à l’utilisation, organise la formation des formateurs. Pour tenir compte des efforts financiers consentis par les fournisseurs, l’usage des outils de CAO mis à la disposition des établissements par le CRCC est réservé à l’enseignement et à la recherche académique. Le CRCC gère à l’heure actuelle un parc de logiciels réparti sur une soixantaine de sites des douze pôles du CNFM. Cette offre concerne six outils industriels : Cadence, Silvaco, Altera (avec plus de 400 cartes de protoypage distribuées), Xilinx, MEMScAP et Anadigm (avec 60 cartes de prototypage). C’est en 1997 que le CNFM a décidé de se doter d’un centre commun de formation dans le but de développer de façon significative l’enseignement au test industriel (caractérisation, production) : le CRTC. Le LIRMM, au travers de son département de Microélectronique, a été choisi par le CNFM comme site d’implantation pour ce centre. Depuis, la formation au test industriel à partir du CRTC a pu s’étendre à 4

2000 2005 2010

KIT

EuNICE-Test

ASSOCIATE

MARLOW

PATENT-DfMM

NanoTest

Projets Internationaux2000 2005 2010

KIT

EuNICE-Test

ASSOCIATE

MARLOW

PATENT-DfMM

NanoTest

Projets Internationaux

2000 2005 2010

STMicroelectronics

Cortus

Menta

Atmel

Symplicity

Infineon

Cadence

Philips (FR)

Alcatel

Philips (PB)

Temento

Synopsys

Intel (USA)

Partenaires Industriels2000 2005 2010

STMicroelectronics

Cortus

Menta

Atmel

Symplicity

Infineon

Cadence

Philips (FR)

Alcatel

Philips (PB)

Temento

Synopsys

Intel (USA)

Partenaires Industriels

2000 2005 2010

Porto Allegre (CAPES-COFECUB)

Darmstadt (PROCOPE)

Amerst (CNRS/NSF)

Darmstadt (MSTP/UFA)

Catania (Thèse)


Ljubjania (PROTEUS)

Lancaster (PATENT)

Twente (PATENT)

Barcelone (Thèse)

Paris (PATENT)

Valence (Thèse)

Bordeaux (Thèse)

DGA (Thèse)

CEA / LIST (Thèse)

Paris/Grenoble/Strasbourg (ACI Nanosciences)

Paris/Lille/Bordeaux/Grenoble (ACI Nanosciences)

Lyon/Montpellier (ACI Sécurité)

Lorient/Paris/StEtienne (ANR)

Coopérations Nationales et Internationales2000 2005 2010


Darmstadt (PROCOPE)

Amerst (CNRS/NSF)

Darmstadt (MSTP/UFA)

Catania (Thèse)


Ljubjania (PROTEUS)

Lancaster (PATENT)Lancaster (PATENT)

Twente (PATENT)

Barcelone (Thèse)

Paris (PATENT)

Valence (Thèse)

Bordeaux (Thèse)

DGA (Thèse)

CEA / LIST (Thèse)

Paris/Grenoble/Strasbourg (ACI Nanosciences)

Paris/Lille/Bordeaux/Grenoble (ACI Nanosciences)

Lyon/Montpellier (ACI Sécurité)

Lorient/Paris/StEtienne (ANR)

Coopérations Nationales et InternationalesCoopérations Nationales et Internationales

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autres pays de la communauté européenne : Allemagne, Espagne, Italie et Slovénie grâce au support du projet Européen IST EuNICE-Test. Pour assurer l’accès à un test performant de composants, le CRTC dispose d’un outil de test industriel (le testeur Agilent 83000-F330t). Chaque site accède par le réseau au testeur localisé à Montpellier dans la mesure où il dispose d’un serveur local. Cette implantation a été rendue possible par la mise en place d’un partenariat pluriannuel entre le CRTC et Agilent Technologies ; des chercheurs et ITA du département de Microélectronique assurant des formations professionnelles aux ingénieurs de compagnies clientes de Agilent comme STMicroelectronics par exemple. Enfin, un autre volet des activités du CRTC concerne le développement de programmes de test pour les circuits conçus dans le cadre des projets de recherche des laboratoires.

4. Perspectives

Les avancés des techniques de conception et de fabrication des circuits intégrés ont facilité la conception de systèmes extrêmement complexes tant du point vue du nombre d’éléments à considérer que de leur hétérogénéité puisque les systèmes actuels et surtout à venir intégreront d’avantage de blocs fonctionnels numériques, analogiques et microsystèmes. Les récentes avancées technologiques montrent clairement que des nano éléments seront sans doute les briques de base des prochaines générations de circuits. Cependant, le développement de ces (nano)technolgies n’est pas au centre des préoccupations du département Microélectronique du LIRMM). Nos travaux passés mais aussi à venir se focalisent par contre sur le développement de nouvelles approches dans le cadre des activités de modélisation, d’intégrations et de méthodes de conception. De manière générale, les techniques de conception actuelles utilisent une approche hiérarchique en incluant des modules de différentes origines préconçus, pré-vérifiés et testables : les cœurs (ou composants) du système. La réutilisation de cœurs doit permettre de concevoir plus rapidement et plus efficacement les systèmes de demain. Cependant, les aspects algorithmiques à considérer lors d’un flot de conception sont nombreux et de plusieurs ordres. Algorithmique au sens complexité de l'application, qui nécessite de nombreuses expertises scientifiques, mais aussi de nouvelles approches, et ce a tout niveau dans le flot de conception. Algorithmique au sens modélisation, qui nécessite de modifier considérablement les approches actuelles. Par exemple, la modélisation des performances se fera de plus en plus par des approches statistiques puisque les variations technologiques se manifestent de plus en plus au sein même des circuits. Algorithmique au sens des outils de CAO, outils devant être de plus en plus puissants pour prendre en compte les contraintes imposées en termes de vitesse, surface, consommation et testabilité. Enfin, algorithmique au sens intégration, qui nécessite de relever de nouveaux défis pour résoudre la problématique de l'interconnexion de composants sur un même circuit aussi bien dans ses aspects architecturaux, que sur les aspects protocoles de communications ou stratégie de test.

C’est dans ce contexte que les permanents des projets CCSI et TCSI orienteront leurs recherches en s’attachant notamment tant du point de vue de la conception que du test :

• à l’étude de composants tels que les mémoires et les microsystèmes

• aux aspects faible consommation

• à la prise en compte de phénomènes physiques et électriques de technologies émergentes

• aux aspects intégration systèmes : SiP (pour System-in-Packages) et SoC

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• à des applications spécifiques telles que les applications sécurisées (niveaux système, architectural et composant) en considérant des architecture flexibles et adaptatives nouvelles.

Enfin, les chercheurs du département impliqués dans le projet DEMAR s’attacheront notamment à la conception de circuits mixtes pour la transmission de données et d’énergie sans fil. Afin de promouvoir nos domaines d’expertise, l’ensemble de nos activités se poursuivra dans un contexte de collaboration déjà établi ou à venir avec nos partenaires actuels aussi bien industriels qu’académiques ainsi qu’avec de nouveaux groupes de recherche. On notera en particulier, la poursuite ou l’émergence de collaborations nationales ou internationales telles que celles établies dans le cadre des projets suivants :

• Projet européen MEDEA+ NanoTest portant sur le test des systèmes intégrés nanométriques de type SoC ou SiP et qui inclus les activités de notre département sur les infrastructures de test (compression de données), le diagnostic de pannes temporelles dans les circuits logiques, le test des fautes dynamiques dans les mémoires SRAM

• Réseau d’excellence européen PATENT-DfMM qui concerne la conception en vue de l’industrialisation des micro- et nano-systèmes et dans le cadre duquel les chercheurs du département ont pour objectif à terme de disposer de méthodes généralisables permettant de concevoir des microsystèmes auto-testables

• Projets des programmes de collaboration Egide/PROCOPE et MSTP/UFA portant sur les architectures reconfigurables

• Projets des programmes de collaboration CAPES/COFECUB sur la conception et le test de systèmes intégrés

• Projet TYM (Timing yield Modelling) débuté en septembre 2005, fruit de la collaboration avec la société Cadence et le laboratoire L2MP (Var), qui a pour objectif de développer des méthodes robustes permettant d’estimer à priori le rendement d’un circuit

• Groupe de travail du GDR ISIS avec la reprise des activités sur les rétines électroniques

• Projets européens soumis ADAPT’IN et PERPLEXUS, deux STREP sur le domaine des architectures flexibles.

• Projet de collaboration avec l’université de Fribourg en Allemagne concernant la modélisation dynamique des courts-circuits résistifs afin d’intégrer un modèle paramétrique des fautes de délai induites au sein d’un outil logiciel de simulation de fautes

• Projet de collaboration avec l’Université de Sydney et le département de Robotique du LIRMM (projet ICARE) sur l’adéquation algorithme-architecture pour le traitement d’image et dont l’objectif sera d’étudier et de déterminer une architecture temps réel permettant le positionnement de drones volant à l’aide de capteurs d’images (CCD ou rétine CMOS)

• Projet ANR ICTER (2005-2008) récemment labellisé (Programme non thématique, Les Technologies Reconfigurables : Intégrité et confidentialité des informations) dont l’objectif est d’analyser les potentialités des plateformes matérielles reconfigurables en termes sécuritaires

• Projet Eurimus en cours de montage avec les partenaires industriels (Eureva, STMicroélectronics) et académiques (Université d’Aix-la-Chapelle, Allemagne) pour ce qui est des activités de conception et de test de microsystèmes (boussole, accéléromètre thermique)

• Projet déposé à l’ANR concernant l’autocalibrage de microsystèmes dans le cadre du programme PNANO et dont les partenaires sont Philips Caen (porteur), l’IEF Paris Sud, l’IXL Bordeaux, la société NOVAMEMS, le LETI et le LIRMM

• GDR SoC-SiP actuellement proposé. GDR piloté par le département de Microélectronique et dont l’objectif de traiter les problématiques de conception et de test des systèmes complexes intégrés

Notons de cette prospective deux axes d’envergure impliquant des chercheurs de différents projets du LIRMM :

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• D’une part, l’axe Test des System-In-Package : les travaux concernant le test de ces systèmes particuliers devraient s’inscrire dans le cadre d’un projet d’envergure avec la société Philips (Caen) : projet de Laboratoire Mixte de Test et partenariat dans une formation de Mastère. Pour ce qui est du LIRMM, ce projet de collaboration implique aujourd’hui les chercheurs du projet TCSI mais à terme, sans doute, ceux du projet DEMAR. Les travaux de thèse en cours doivent se poursuivre et être renforcés par l’initialisation de nouvelles thèses dés janvier 2006. La problématique générale abordée au cours de ces études concerne la définition d’infrastructures permettant l’utilisation d’équipements de test peu coûteux pour tester des systèmes hétérogènes nécessitant aujourd’hui un grand nombre de ressources pour être testés en cours et en fin de fabrication. De nouvelles approches de conception pour la testabilité doivent être développées dans ce cadre.

• Et d’autre part, l’axe Sécurité : les liens actuels se renforcent et s’institutionnalisent aussi pour cet axe dans le cadre d’actions communes avec la région PACA et notamment dans le cadre du pôle de compétitivité mondial « solutions communicantes sécurisées ». Les partenariats avec les leaders de ce pôle (ATMEL et STMicroelectronics) représentent actuellement plus d’une dizaine de financements de thèses et devraient s’accentuer dans les années à venir. Cet axe sécurité est en émergence au sein des projets CCSI et TCSI (axes Conception de circuits ; Modèles, Méthodes et outils ; Architectures reconfigurables ; Test des systèmes), mais requière des compétences multiples et complémentaires de nos domaines de compétence. Il devrait constituer dans le futur un axe transversal au sein du laboratoire puisqu’il implique déjà les projets ICAR du département de Robotique et ARITH du département d’Informatique. Le projet ANR ICTER récemment accepté renforcera sensiblement cet axe. De plus le LIRMM est partenaire dans une formation de Mastère avec le Centre Microelectronique George Charpak (Antenne de l’école des mines de Saint-Etienne, Gardannes) dans le domaine de la conception de systèmes sécurisés.

Enfin le département souhaite continuer à soutenir son investissement dans les tâches d’animation scientifique telles que l’organisation de conférences et de séminaires. Le département s’est d’ailleurs déjà vu confier l’organisation pour 2006 du congrès PATMOS, ainsi que la seconde édition du workshop ReCoSoc.

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Département Robotique

Responsable : René Zapata (depuis juin 2005) Responsable adjoint : Didier Crestani (depuis juin 2005)

1. Effectifs

Fin 2005, le Département Robotique regroupe 23 chercheurs ou enseignants-chercheurs, un Maître de Conférences de l’Université Paris XII en délégation, ainsi qu’une trentaine de doctorants. Chaque année, il reçoit de nombreux stagiaires de Master M1 ou M2, d’IUT et d’élèves ingénieurs (Polytech’Montpellier et autres écoles d’ingénieurs).

Membres permanents

Aldon Marie-José CR1 CNRS Andreu David MCF UM2 Azevedo Christine CR2 INRIA Recrutement septembre 2004 Chaumont Marc MCF CUFRN Recrutement septembre 2005 Comby Frédéric MCF UM2 Recrutement janvier 2003 Company Olivier MCF UM2 Creuze Vincent MCF UM2 Recrutement septembre 2005 Crestani Didier MCF UM2 Crosnier André PR UM2 Dauchez Pierre CR1 CNRS Délégation INSA Toulouse sept. 2005 Dombre Etienne DR2 CNRS Druon Druon MCF UM2 Recrutement septembre 2005 Fournier Alain PR UM2 Fraisse Philippe MCF UM2 Godary Karen MCF UM2 Recrutement septembre 2005 Guiraud David CR1 INRIA Recrutement septembre 2003 Jouvencel Bruno PR UM2 Krut Sébastien CR2 CNRS Recrutement septembre 2004 Liégeois Alain PR UM2 Décés 2003 Pierrot François DR2 CNRS Poignet Philippe MCF UM2 Prunet François PR UM2 Retraite septembre 2004 Puech Willian MCF CRUFN Intégration septembre 2003 Ramdani Nacim MCF Paris XII Délégation CNRS septembre 2005 Strauss Olivier MCF UM2 Triboulet Jean MCF CRUFN Intégration septembre 2003 Zapata René PR UM2

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2. Production scientifique Thèses 32 HDR 3 Brevets 6 Audience

internationale Audience nationale

Livres 1 0 Chapitre d’ouvrages 5 4 Edition d’ouvrages - - Revues avec comité de lecture 38 6 Conférences avec actes publiés et comité de lecture 156 20 Conférences invitées 8 2 Autres conférences - 4

3. Faits marquants • La médaille de bronze du CNRS, attribuée à D. Guiraud pour ses travaux dans le cadre du

projet CNRS-INRIA DEMAR (septembre 2005)

• Le Prix de Thèse EURON, remis à G. Duchemin (2004), et deux accessits à O. Company (2002) et Christine Azevedo (2004)

• Le Prix de la Meilleure Thèse en Automatique, remis par le Club EEA à G. Borges (2004)

• Le Prix de la Meilleure Thèse en Automatique, remis par le Club EEA à S. Krut (2005)

• Le Prix Innovation-Recherche-Entreprise 2002, rubrique « Sciences de la matière et technologie », attribué à E. Dombre pour le robot SCALPP développé en partenariat avec la société Sinters

• La participation de F. Pierrot à la création du JRL (Joint Robotics Laboratory)


4.1. Thématiques de recherche

Au cours de la période 2002-2005, la structuration du Département Robotique en équipes-projets s’est renforcée et s’est dynamisée (création d’équipes-projets, fusion de projets de recherche, collaborations entre projets, implication de chercheurs à plusieurs projets). Nous sommes passés d’une organisation thématique (Synthèse de systèmes dynamiques complexes, Navigation perception et pilotage de véhicules autonomes, Gestion et supervision de systèmes complexes) à une organisation en équipes-projets de recherche. Le Département Robotique est aujourd’hui constitué de 5 équipes-projets : ARCHI, DEMAR, DEXTER, ICAR et NERO. Ces équipes-projets mènent des recherches dans les thématiques fondamentales des sections 7 et 8 du CNRS et notamment en Automatique, Traitement du signal et de l’image, Productique et Informatique industrielle. Elles adressent les problèmes de synthèse, de supervision et de gestion de systèmes dynamiques complexes (robots, entreprises, interfaces robot/vivant), mais aussi de navigation, de localisation et de pilotage de véhicules autonomes présents ou distants, sur l’analyse, le codage et le traitement d’images et enfin sur la réalité virtuelle augmentée.

56

Le Département Robotique se positionne dans une approche système allant de la conception au développement et à la commande de mécanismes intelligents et d’outils logiciels complexes. Il adresse de manière simultanée des problèmes de modélisation (architectures, vivant, mécanismes, objets perçus,…), de conception (mécanismes, logiciels,…) et de commande (robots, vivant,…). Le Département développe des outils théoriques qui permettent la réalisation effective de systèmes mécatroniques évolués.

4.2. Les équipes-projets

• ARCHI - Modélisation d’entreprise et conception d’architectures de commande de systèmes complexes

• DEMAR - Modélisation, commande et interfaçage du système sensori-moteur humain

• DEXTER - Conception et commande de robots médicaux et de machines parallèles et redondantes

• ICAR - Image, vision et modélisation

• NERO - Commande de robots en flotilles, Navigation et planification de mouvement

5. Bilan des activités 2002-2005

5.1. Collaborations et rayonnement scientifique

Les interactions de ces 5 équipes-projets au sein du Département Robotique sont nombreuses et importantes, à l’image du caractère pluri-disciplinaire des systèmes et/ou problématiques considérés. Les interactions au sein du LIRMM sont également conséquentes puisque quatre des cinq équipes-projets collaborent directement avec les deux autres Départements du Laboratoire. Le Département Robotique exhibe aussi de nombreuses collaborations dans la communauté nationale et internationale et est un acteur majeur dans le développement technique et scientifique au niveau régional. Il est également impliqué dans plusieurs projets européens.

5.1.1. Collaborations intra Département

Ces collaborations prennent deux formes :

• plusieurs chercheurs du Département sont attachés à plusieurs équipes-projets pour y apporter leurs compétences initiales ;

• les équipes-projets collaborent à des projets en commun et notamment sur des appels européens, nationaux ou régionaux.

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Collaborations inter équipes-projets en Robotique (en rouge, chercheurs et enseignants-chercheurs participant à plus d’une équipe-projet )

DEXTERARCHI DEMAR ICAR NERO

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5.1.2. Collaborations intra Laboratoire

Elles prennent sensiblement les mêmes formes que les collaborations intra Département. Par exemple, le projet DEMAR repose sur les Départements Robotique et Microélectronique. Il comprend des chercheurs et enseignants-chercheurs des deux Départements et développe des actions pluridisciplinaires autour de l’Automatique, de la Microélectronique et des Sciences du vivant. Les projets ARCHI, ICAR et NERO sont en relation étroite avec le Département Informatique (équipes-projets D’OC, ARITH, KAYOU) sur des actions communes (répondant à des appels contractuels nationaux et régionaux).

5.1.3. Collaborations nationales et internationales

Le Département de Robotique a aussi renforcé et développé ses liens avec les entreprises régionales, nationales et internationales sous la forme de nombreux contrats directs ou de contrats en collaboration dans des programmes nationaux et européens. Le Département a également animé plusieurs actions nationales (GDR, ROBEA,…) et ses membres ont participé à plusieurs comités de programmes de conférences importantes. Nos relations formelles ou informelles avec les Universités étrangères sont également très nombreuses (Japon, Portugal, Mexique, Etats-Unis,…).

5.1.4. Valorisation scientifique

La diffusion scientifique est en progression sur la période considérée avec une augmentation du nombre de publications dans des revues et des conférences avec actes et comités de lecture.

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Publications dans des revues (orange)

et des conférences avec actes et comités de lecture (rouge) Sur un plan plus technologique, plusieurs brevets ont été déposés durant la période 2002-2005 et le Département a réalisé des transferts technologiques vers plusieurs entreprises (SINTERS, FATRONIK, MXM, etc…) notamment dans le domaine médical.

5.2. Résumé des contributions des équipes-projets

5.2.1. Réhabilitation fonctionnelle du mouvement

Nos travaux concernant la réhabilitation fonctionnelle du mouvement portent plus particulièrement sur la technique de la stimulation électrique fonctionnelle (SEF). Il s’agit d’activer artificiellement des muscles qui ne se trouvent plus sous l’influence directe des patients (paraplégie, hémipégie…). Les résultats obtenus portent essentiellement sur deux axes de recherche : 1) la modélisation et la commande du système sensori-moteur humain et 2) l’interfaçage vivant/artificiel au travers de neuroprothèses implantées. Outre la proposition d’un modèle original de muscle squelettique commandé par stimulation électrique basé sur la réalité physiologique, nous avons également

2002 2003 2004 2005

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développé des plates-formes et des méthodes d’identification des modèles musculo-squelettiques chez l’homme et l’animal, ainsi que des lois de commande spécifiques pour la synthèse et le contrôle du mouvement artificiel (humain, animal et robot bipède). Nos travaux sur le développement d’interfaces vivant/artificiel concernent à la fois la stimulation et le recueil d’information. Nous avons ainsi spécifié une architecture distribuée d’unités de stimulation électrique neurale et conçu un ASIC générateur de stimulus ainsi qu’un prototype de micro-machine sur FPGA pour le piloter. Un stimulateur prototype externe, utilisable en per opératoire, et son environnement logiciel ont été réalisés dans le cadre d’un transfert de technologie vers la société MXM. Nous avons exploré trois pistes pour le recueil d’information : l’utilisation de micro-capteurs artificiels pour l’observation des membres valides du patient, la mesure directe des informations issues des senseurs physiologiques du muscle afin d’estimer son état, et la conception d’un déambulateur instrumenté pour observer indirectement la posture et le mouvement du patient. Ces axes de recherche reposent sur une interaction forte avec le domaine des sciences du vivant, plusieurs études en collaboration avec des collègues issus des neurosciences ont été menées.

5.2.2. Architectures de commande

Les travaux sur les architectures de commande constituent l’un des sujets transversaux du Département. Dans le cadre des collaborations ARCHI/NERO, ces travaux ont notamment débouché sur la définition d’une d’architecture de commande pour véhicules sous-marins autonomes qui intègre la gestion contextuelle des tâches et des moyens de perception interférents, selon une approche multi-ordonnanceur. Ils ont également débouché sur la définition d’une architecture de télé-opération de véhicules mobiles d’intervention qui repose sur une approche à commutation contextuelle de commandes, avec supervision des conditions de télé-opération. Dans le cadre du projet DEMAR, une architecture de stimulation électro-fonctionnelle de nouvelle génération, qui repose sur le concept d’unité de stimulation distribuée, a été conçue. Enfin, les travaux meneés au sein de l’action CoSARC (collaboration ARCHI/D’OC) ont abouti à la définition d’un modèle d'architecture de contrôle de robot à base de composants logiciels : une méthodologie et un langage à composants ont été proposés.

5.2.3. Modélisation d’entreprise

L’axe Modélisation d’entreprise a défini un modèle d’entreprise permettant une meilleure caractérisation de l’entité humaine. Ce modèle supporte une méthodologie d’estimation et d’évaluation de la performance des processus, intégrant explicitement l’impact humain. Des outils d’aide à la décision pour l’affectation des ressources humaines et pour l’analyse des propriétés des systèmes ont été développés.

5.2.4. Conception et commande de robots médicaux

L’équipe-projet DEXTER travaille sur la conception et la commande de systèmes sûrs, performants et robustes pour l’assistance aux gestes médicaux et chirurgicaux. Durant la période 2002-2005, deux prototypes ont été conçus et réalisés. Le premier (DERMAROB) est un robot dédié au prélèvement automatisé de peau en chirurgie reconstructrice conçu pour être intrinsèquement sûr, contrôlé par une architecture de commande position / force. Dans ce contexte, nous avons également proposé un modèle d’interaction outils / tissus mous. Le deuxième robot est une plate-forme destinée à la chirurgie mini-invasive et plus particulièrement conçue pour des opérations de chirurgie cardiaque à cœur battant. Sur cette plate-forme, nous développons des architectures de commande robuste hybride vision / force et de téléopération. Les premiers résultats majeurs concernent d’une part la synthèse d’algorithmes de commande pour des systèmes contraints cinématiquement et d’autre part l’estimation de mouvement dans des images échographiques. Dans le cadre d’une collaboration avec la société MEDTECH, nous avons également développé une méthodologie pour le positionnement optimal de robots en chirurgie orthopédique inspirée d’approches ensemblistes.

5.2.5. Conception et commande de robots parallèles

Les travaux de l’équipe-projet DEXTER dans ce domaine ont tout d’abord conduit à des résultats théoriques génériques sur la systématisation du traitement des redondances que peuvent présenter les mécanismes parallèles(redondance cinématique, redondance d’actionnement et redondance métrologique). Ces résultats ont été validés sur des démonstrateurs prototypes. Ensuite, partant du concept de «nacelle articulée» qui rompt de manière radicale avec l’architecture classique des robots parallèles et en nous appuyant sur de nouveaux outils théoriques et sur la réalisation de machines

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innovantes, nous avons pu montrer que les machines parallèles pouvaient offrir de forts débattements angulaires. Enfin, nous nous sommes intéressé à la synthèse de commandes performantes et robustes adaptées à ces machines. Nous avons ainsi apporté 4 contributions majeures portant sur: i) l’identification de structures parallèles, notamment par des techniques ensemblistes ellipsoïdales ou par arithmétique par intervalles, ii) la synthèse d’une architecture de commande prédictive, iii) la commande pour robots à redondance d’actionnement et iv) la commande pour robots à redondance de capteurs.

5.2.6. Analyse, traitement des images et vision par ordinateur

Dans ce domaine, plusieurs résultats théoriques sur l’utilisation de la géométrie discrète ont été obtenus et notamment sur le plongement de plans discrets dans des réseaux euclidiens. Des opérateurs de morphologie à noyau flou ont été développés pour des images omnidirectionnelles catadioptriques à miroir hyperboloïde pour lesquelles une procédure automatique d'étalonnage nécessitant une mire très simple à construire et à positionner a été réalisée. Une représentation de l'échantillonnage par partition floue (appariements dans les images stéréoscopiques) a été proposée. Dans le cadre de ce projet, des applications allant de l’agriculture de précision à l'imagerie médicale nucléaire (tomographie, scintigraphie) en passant par la robotique mobile de service ont été adressées. Enfin, nous avons construit de nouveaux estimateurs statistiques utilisant une représentation imprécise des densités de probabilité.

5.2.7. Codage et protection des images et des vidéos

Nous avons développé un certain nombre d’algorithmes combinant insertion de données cachées, cryptage et compression des images. Pour l’insertion de données cachées nous avons développé des approches robustes à la compression et aux déformations telles que les rotations discrètes. Nous avons développé des méthodes de chiffrement par flot spécifiques pour le traitement des images en utilisant des systèmes de clefs dynamiques. Nous nous sommes également orientés vers des approches de cryptage partiel ou sélectif afin de mieux combiner cryptage et compression des images.

5.2.8. Réalité virtuelle et augmentée

Un travail important a été réalisé sur la modélisation de déformations induites par les interactions outil/matière en présence de matériaux viscoplastiques tels que la glaise ou la plasticine. Trois modèles offrant des performances temps réel satisfaisantes ont été proposés utilisant en particulier des représentations volumique ou surfacique, ou encore une approche par automates cellulaires. Le problème du recalage des modèles à partir d’un modèle réel a été aussi traité. Sur les Interfaces haptiques et pseudo-haptiques, un premier modèle d’interaction basé sur une représentation segment/volume a déjà été validé pour des opérations de découpe sur un modèle géométrique d’objets en déformation.

5.2.9. Conception et commande des robots sous-marins

Dans le domaine de la navigation et le pilotage de véhicules autonomes plusieurs résultats ont été obtenus sur les robots sous-marins autonomes (AUV). Dans un cadre de collaboration (projet ARCHI/Projet NERO) nous avons conçu une architecture de contrôle spécifique à la commande d’un véhicule sous-marin. Nous avons également proposé une loi de commande originale en régime glissant d’ordre supérieur pour AUV afin d’obtenir un certain degré de robustesse vis-à-vis des perturbations extérieures et aux erreurs de modélisation. Nous avons aussi obtenu des résultats sur la compensation de mouvements en temps réel d'images de sonar latéral par apprentissage non-supervisé. Cette méthode a été appliquée à la détection de pipeline. Parallèlement, nous avons proposé une méthode d’analyse de fond marin par diffraction acoustique.

5.2.10. Commande de robots mobiles terrestres

Nous avons réalisé une étude extensive sur la comparaison des méthodes stochastiques et déterministes de planification de mouvements pour des robots évoluant en milieu structuré (PRM, Lazy-PRM, DRM,...) ou en milieu inconnu (Sensor-based Lazy PRM). Dans le domaine de la navigation, une extension du modèle des zones virtuelles déformables (DVZ) à la commande réflexe d'un manipulateur mobile ainsi qu’à la commande coordonnée de deux manipulateurs mobiles effectuant des tâches de déplacement et de coopération a été réalisée. Dans un cadre de collaboration (projet ARCHI/Projet NERO) nous avons conçu une architecture de contrôle spécifique

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pour la téléopération d’un manipulateur mobile terrestre. Nous avons également proposé un algorithme de commande robuste pour la commande à distance d’un manipulateur mobile via un réseau IP comprenant des retards variables ainsi qu’un algorithme de commande coordonnée décentralisé pour une flottille de robots mobiles (basé sur la génération de trajectoire réactive optimisant un ensemble de critères définis a priori).

6. Perspectives pour 2006-2010 Outre les prospectives propres à chaque équipe-projet, présentées dans chacune des fiches-projets (et qui ne seront donc pas présentées ici), deux axes forts, transversaux et pluridisciplinaires se dégagent dans la prospective à 5 ans du Département Robotique :

• Robots de nouvelle génération

• Robotique et santé

6.1. Robots de nouvelle génération

Après le développement de la robotique unitaire, la communauté internationale s’oriente de plus en plus vers la collaboration multi-robots et la gestion de la commande de flotilles de véhicules terrestres, sous-marins, aériens ou mixtes d’une part, et d’autre part vers la commande de robots mobiles complexes dont les robots humanoïdes. Les « équipes » de robots mobiles, coopérant dans des tâches de surveillance, d’exploration ou encore d’intervention coordonnée et contrôlées à distance via un réseau IP (transmissions comprenant des retards variables) génèrent des problèmes nouveaux qui se superposent aux problèmes plus classiques et non encore résolus tels que la navigation ou la localisation. Ces verrous scientifiques concernent les architectures de contrôle/commande, la commande à retard variable et la gestion d’agents coopérants. Le développement de la robotique humanoïde (pour le service, le démantèlement, le loisir,…) est également un challenge de niveau international. Ici, les problèmes sont autant au niveau de la conception (nouveaux actionneurs par exemple) qu’à celui de la commande et de la coopération de d’agents intégrés (vision/locomotion/préhension, coopération de bras manipulateurs). Les différentes Equipes-projets du Département de Robotique abordent les thématiques sous-jacentes à cette robotique de nouvelle génération et peuvent contribuer ainsi à l’essor de cette nouvelle « branche » de la Robotique. Ainsi, les résultats obtenus dans le domaine des architectures (Equipe-projet ARCHI) pourront surement répondre aux besoins complexes de systèmes de robots coopérants (évoluant en flottilles) ou de robots à structures complexes comme les robots humanoïdes. De même, les travaux sur la manipulation rapide et sur la redondance (Equipe-projet DEXTER) ou encore sur la planification de mouvements et les actions réflexes (Equipe-projet NERO) trouvent un champ d’application et de développement fondamental dans ces robots humanoïdes. En ce qui concerne les aspects perception, les travaux en vision par ordinateur (Equipe-projet ICAR) et notamment ceux autour de la vision omnidirectionnelle pourront directement contribuer à la problématique des robots mobiles de nouvelle génération. Enfin, les problèmes adressés par l’Equipe-projet DEMAR présentent des ponts analogiques évidents avec la robotique humanoïde sur les aspects de contrôle de la marche.

6.2. Robotique et santé

Que ce soit dans le domaine de la robotique médicale ou celui de la réhabilitation fonctionnelle, la compréhension, la modélisation et la commande au niveau de l’interface Artificiel/Vivant est un autre défi auquel le Département de Robotique contribue déjà. Comme pour la robotique humanoïde, les compétences requises pour adresser ces problématiques apparaissent dans les différents travaux et résultats de plusieurs équipes-projets du Département. L’équipe-projet ARCHI contribue à la définition d’architectures intégrées et compatibles avec les contraintes du Vivant. Le projet DEXTER est au cœur de la conception et de la commande des robots médicaux et chirurgicaux. L’équipe-projet ICAR

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applique plusieurs outils théoriques généraux aux images médicales. Enfin, le cœur de métier de l’équipe-DEMAR est la réhabilitation fonctionnelle. En ce qui concerne la réhabilitation du mouvement, nous allons concentrer nos efforts sur le prolongement de nos recherches sur la stimulation électro-fonctionnelle (modèles du système sensori moteur et architecture de commande, neuroprothèses…), mais aussi sur leur valorisation industrielle. Nous souhaitons également aborder la problématique des prothèses/orthèses actives pour la réhabilitation de la locomotion et de la manipulation. Dans le cadre de la robotique médicale et chirurgicale, les perspectives concernent principalement l’assistance aux gestes de chirurgie cardiaque mini-invasive à cœur battant avec des objectifs focalisant sur la modélisation d’organes déformables et des interactions outils / tissus, et la synthèse d’architectures de commande robustes et intrinsèquement sûres. Les équipes-projets du département ont établi des relations solides avec le milieu médical et les sciences de la vie : centres cliniques, rééducateurs, médecins, neuroscientifiques, neurophysiologistes… Le maintien d’une collaboration étroite avec ces partenaires restera l’une de nos priorités.

Alain Liégeois nous a quitté

brutalement au début de l’année 2003.Au-delà de ses qualités scientifiques et

professionnelles unanimement reconnues, il laisse à ses collègues et amis

le souvenir d’un homme de conviction, droit et aux grandes valeurs morales.

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Les équipes-projets Informatique

APRARITH

D’OCIDC

IHMHKAYOU

MABRCRTALVAGWEB

Algorithmique et Performances des Réseaux (APR)

RESPONSABLE : A. Jean-Marie

Composition de l’équipe

E. Ahronovtiz (MCF)A.-E. Baert (MCF, 02/2005) V. Boudet (MCF, 09/2005)O. Cogis (PR)S. Durand (MCF, 02/2003)

R. Giroudeau (MCF, 02/2003) A. Jean-Marie (DR)J.-C. König (PR)J. Palaysi (MCF, 09/2003)

K. Kanchanasut (Prof. AIT Bangkok, 1 mois)T. Tansupasiri (Doc. AIT Bangkok, 3 mois)N.L. Minh (Master AIT Bangkok, 1 mois)

Autres :

Production en chiffres pour la période 2002-2005

Thèses 7 HDRBrevets

Audience internationale Audience nationaleLivres 1Chapitre d’ouvrages 2Edition d’ouvrages 1 Revues avec comité de lecture 12 3Conférences avec actes publiés et comité de lecture 12 6Conférences invitéesAutres conférences 4 3

Réseaux, protocoles, graphes, algorithmes, performances, qualité de service,ordonnancement, recherche opérationnelle

Permanents :

B. Darties (MENRT 2004)O. Gandouet (MENRT 2004)

Thèses en cours :

• Obtention de deux financements par les ACI Masses de Données et Sécurité Informatique en 2004 • Publication du livre « Theory of Conjectural Variations » en 2004

Faits marquants

• ACI MD « FLUX » (obtenu oct. 2004, durée 3 ans, montant 23,4 k€)

• ACI SI « SR2I » (obtenu oct. 2004, durée 3 ans, montant 33 k€)

Contrats

• Participation active aux GDR ARP : Groupes de travail Tarot, STRQDS (Systèmes Temps-Réel et Qualité de Service), GDR Ordonnancement,AS-STIC 79 « Recherche Opérationnelle », AS 80 « Systèmes Dynamiques et Modélisation en Algorithmique », AS 81 DYNAMO, AS 182«Modèles Aléatoires et Calcul de Performances dans les Systémes Distribués», ACI-GRID (AS ANIM5), ACI IMP-BIO

• Rédacteur/Éditeur de Performance Evaluation, RAIRO-Operations Research, TSI : Technique et Science Informatique• Membre des comités de programme :

- conférences internationales : PERFORMANCE 2005, MASCOTS 2005, AINTEC 2005, EPEW 2005, MASCOTS 2004, SIGMETRICS 2004, ASIAN 2002 (Président du CP)

- Conférences nationales : ALGOTEL 2004• Organisation d’ALGOTEL 2002

Animation

• INRIA Rocquencourt (ACI Masses de Données « FLUX »)• Univ. Versailles-St Quentin• Univ. Parix XI (ACI Sécurité Informatique « SR2I »)

Collaborations nationales

1. Problématique scientifique et positionnement Le projet APR (« Algorithmique et Performances des Réseaux ») s'est constitué au printemps 2003 à partir du groupe « Optimisation et modélisation des réseaux » (A. Jean-Marie et J.-C. König) grâce à l'arrivée de chercheurs confirmés (E. Ahronovitz et O. Cogis) et d'enseignants-chercheurs récemment recrutés (S. Durand, R. Giroudeau et J. Palaysi). A.-E. Baert et V. Boudet ont rejoint le projet en 2005. A. Jean-Marie et A.-E. Baert sont membres du projet INRIA MAESTRO (U.R. de Sophia-Antipolis). Les chercheurs qui composent le projet APR ont pour spécialités réunies une large couverture de la Recherche Opérationnelle : algorithmique, théorie des graphes, théorie de l'ordonnancement, théorie des files d'attente. Le projet se consacre à la modélisation, l'analyse et l'optimisation du fonctionnement des réseaux de communication. Un exemple permettra de situer le genre de problèmes que nous cherchons à résoudre. Supposons que l'on veuille établir une communication audio et vidéo de groupe par l'intermédiaire de l'Internet. Comment choisir les chemins de données à utiliser afin d'optimiser l'utilisation des ressources ? Où placer les points de concentration et de diffusion du trafic ? Comment reconfigurer dynamiquement les chemins au gré des arrivées et des départs de participants ? Comment adapter le débit de transmission de chacun aux conditions fluctuantes du trafic dans l'Internet, afin de conserver un niveau de « qualité de service » ? La composition particulière du projet, qui réunit spécialistes de l'algorithmique, de l’ordonnancement, des graphes, des modèles stochastiques et de la pratique des réseaux, nous permet d'envisager une méthodologie mixte : en complément à l’étude algorithmique dite du « pire cas », nous souhaitons développer une approche dynamique et en moyenne. Il nous semble également utile d'accroître la composante expérimentale de notre recherche (simulations, benchmarks, implémentation).

2. Résultats obtenus 2002-2005 Les principaux résultats scientifiques obtenus dans le projet pendant la période 2002-2005 sont développés dans les paragraphes qui suivent.

2.1 Routes et routage

2.1.1. Routage avec contraintes dans les réseaux

Cette recherche, menée par J. Palaysi, J.-C. König et O. Cogis, s'articule autour de problèmes algorithmiques inspirés du fonctionnement des réseaux « tout-optique » qui utilisent la commutation de circuits et le multiplexage fréquentiel. Il s'agit d'étudier des problèmes de routage et d'affectation de fréquences visant à optimiser l'emploi des ressources de ces réseaux. Dans ce cadre, un certain nombre de résultats ont été obtenus :

• Sur les problèmes de colorations sur listes : dans les graphes bipartis de degré borné [Bessy et al., RR INRIA, 2003] et, d'autre part, sur des relations reliant le degré, le nombre chromatique et la longueur des listes [Cogis et al. 2002a].

• Sur le problème de l'affectation de fréquences : NP-complétude et non-approximabilité à un facteur constant du problème restreint au tore et à la grille [Palaysi 2002]. Dans le cas d'un routage ligne-colonne dans la grille un algorithme 8-approchant a été donné [Palaysi 2002]. Ce résultat a été récemment amélioré par Guillaume Bagan, stagiaire de DEA en 2005 dans le projet APR, qui a trouvé deux algorithmes 4-approchants.

• Sur le problème du routage « tout-optique » : résultats d'approximabilité (à un facteur constant) pour certaines classes de routage sur le tore et sur la grille (routages lignes-colonnes) [Palaysi, RR 02-132, 2002], [Palaysi et al., RR 04-011, 2004].

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• Sur le problème de minimisation de charge : NP-complétude, même dans le cas restreint du routage ligne-colonne, et existence de bornes inférieures et de bornes supérieures de valeurs comparables pour l'approximabilité du problème [Palaysi, RR 02-132, 2002], [Palaysi et al., RR 04-011, 2004].

2.1.2. Diffusion dans les réseaux sans-fils

Dans cette activité, développée principalement par B. Darties, S. Durand et J.-C. König, nous nous intéressons à la diffusion de messages par liaison radio. En raison de la spécificité du média, si plusieurs nœuds voisins émettent simultanément, un brouillage est possible. Nous présentons divers protocoles sans accusé de réception permettant d'effectuer la diffusion d'un nœud source vers tous les autres noeuds du réseau. Une classification des contextes possibles (synchrone ou non, avec ou sans réémission/temporisation, ...) est proposée. Des résultats concernant la complexité du problème d'optimisation du temps de diffusion ou de l'énergie utilisée ont été démontrés. Une modélisation utilisant un programme linéaire en nombres entiers est proposée pour certains contextes (travail réalisé en collaboration avec D. Feillet du Laboratoire d'Informatique d'Avignon). Elle permet d'obtenir des solutions exactes pour des instances de tailles raisonnables et valide ainsi une heuristique proposée dans les grilles (résultats égaux pour la plupart des instances étudiées). De plus, les résultats obtenus sont généralement égaux à une borne inférieure (excentricité de la source) valable quel que soit le protocole. Ainsi, le protocole utilisé est lui aussi validé [Darties, RR 05-013, 2005].

2.1.3. Surveillance passive de routes de communication

Nous avons étudié le problème algorithmique qui consiste à placer un minimum d'appareils de surveillance sur les liens d'un réseau de façon à couvrir l'ensemble des communications en cours. Ce problème se ramène (et nous montrons qu'il lui est polynomialement équivalent au sens de Karp) à un problème de dominant dans un biparti (noté DGB), problème plus connu sous sa formulation de couverture minimum d'ensemble ou encore de transversal minimum, et connu pour être NP-difficile et non-APX. D'où l'intérêt de l'étudier dans des cas particuliers pertinents issus de topologies particulières de réseaux (réseaux linéaires, en anneau, en arbre, en grille...). Lorsqu'une instance de DGB est issue de communications dans un arbre (on dit qu'elle est arbre-représentable), on sait qu'on peut en calculer polynomialement une solution 2-approchée. Nous avons montré qu'il en va de même lorsque l'instance de DGB est grille-représentable avec des chaînes ligne-colonne, en notant que ces deux ensembles d'instances s'intersectent proprement (intersection non vide, sans inclusion d'un ensemble dans l'autre). On obtient en fait ces résultats (l'ancien sur les arbres, le nouveau sur les grilles) comme cas particuliers d'un nouvel algorithme, noté A(k), associé à une certaine propriété P(k) définie pour tout entier naturel positif k et s'appliquant à toute instance de DGB. Nous montrons que si une instance de DGB vérifie P(k), A(k) garantit un résultat k-approché. En outre, il n'est pas nécessaire de savoir si la propriété est vérifiée : si elle l'est, l'algorithme trouve une k-approximation et est en mesure de la garantir, si elle ne l'est pas, l'algorithme peut soit trouver une k-approximation et être en mesure de la garantir, soit affirmer qu'il ne trouve pas de solution k-approchée (dans ce dernier cas, une autre garantie d'approximation est fournie par l'algorithme) [Cogis et al. 2005].

2.2 Ordonnancement et contrôle

2.2.1. Codes correcteurs d'erreurs

L'utilisation de codes correcteurs d'erreurs (dits « FEC » : Forward Error Correction) est une technique prometteuse pour compenser les pertes de paquets dans l'Internet, tout en maintenant une bonne qualité de service temporelle. A. Jean-Marie travaille depuis longtemps sur les modèles permettant d’appréhender le compromis entre l’introduction de la redondance et l’augmentation du débit (et donc du taux de perte) qui en découle. Les derniers développements concernent l’efficacité de la technique d’entrelacement de paquets, analysée dans [Jean-Marie et al. 2003]. Dans sa thèse, Y. Calas a mis au point un modèle de files d'attente et un système de métriques permettant d'apprécier le gain éventuel que cette technique apporte dans le cas d'un transfert de fichiers, ou d'une application de type « voix sur IP ». Les conclusions de cette analyse sont en particulier que :

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• l'utilisation de FEC peut être avantageuse en présence de trafic irrégulier (en rafales), mais le taux de redondance à choisir dépend des conditions de trafic [Calas and Jean-Marie 2004] ;

• pour la protection de flux audio, l'utilisation de redondance par codage de moindre qualité n'est susceptible d'améliorer la qualité de la transmission que quand les conditions de trafic sont très dégradées [Calas and Jean-Marie 2005].

Les prolongements de cette approche nous ont amenés à nous intéresser de façon plus précise au compromis qu’il faut gérer entre le taux de redondance, la fréquence et l’irrégularité (présence ou non de rafales) du processus de pertes [Alemu et al. 2005a], [Jean-Marie et al. 2005].

2.2.2. Contrôle de congestion adaptatif pour l’Internet

Dans sa thèse, T. Alemu a proposé un nouveau mécanisme de gestion active des files d’attente des routeurs de l’Internet (Active Queue Management), nommé PSAND. Ce mécanisme reprend les idées de ARED, en les améliorant de beaucoup. En effet, par des simulations extensives, il est montré que PSAND a des performances meilleures que la plupart des alternatives proposées dans la littérature [Alemu and Jean-Marie 2004], [Alemu and Jean-Marie 2005].

2.2.3. Ordonnancement

Ces travaux menés par R. Giroudeau, J.-C. König et des collaborateurs extérieurs étudient l'impact des délais de communication hiérarchique sur l'approximabilité des problèmes d'ordonnancement. Il s'agit d'une généralisation du modèle classique UET-UCT dans le but de modéliser les réseaux de grappes de stations. Dans notre modèle nous considérions deux niveaux de communication au lieu d'un seul : les communications intra-cluster et les communications inter-clusters. Dans ce cadre, un certain nombre de résultats ont été obtenus sur le problème d'ordonnancement [Bampis et al. 2003], [Bampis et al. 2002] :

• existence de bornes inférieures et de bornes supérieures de valeurs comparables pour l'approximabilité du problème ;

• généralisation de ces bornes en fonction du nombre de processeurs par cluster et des durées de communication [Giroudeau,and König RR 02-206,2002][Giroudeau and König, RR LIRMM 03-19,2003].

Durant la période 2002-2005, nous nous sommes intéressés à deux modèles d'ordonnancement avec communications : le modèle avec des communications hiérarchiques et le modèle homogène. Dans ces deux modèles, nous avons focalisé notre attention sur les problèmes les plus difficiles à résoudre, c'est-à-dire les problèmes avec des grands délais de communications. Dans ces deux modèles, nous avons proposé des seuils d'approximation (ou bornes inférieures), et nous avons proposé une méthode générique utilisant la notion de dilatation. Dans le domaine de l’ordonnancement dynamique, nous avons étudié le problème du contrôle en boucle ouverte du routage entre deux files d’attente au temps de service exponentiellement distribué. La politique optimale a été déterminée, et comme elle peut se révéler complexe à calculer, une heuristique qui semble très efficace a été proposée [Gaujal et al. 2004]. Enfin, nous avons mené une étude, jointement avec l’équipe de D. Crestani (département de Robotique), sur la complexité algorithmique d’une méthode de calcul du graphe de couverture d’un réseau de Petri décrit hiérarchiquement. L’analyse mène à la conclusion que pour cette opération, la représentation hiérarchique du réseau n’apporte pas d’amélioration substantielle de complexité [Crestani et al. 2005], [Arnould et al. 2003].

2.3 Autres développements théoriques

La théorie des jeux suscite actuellement un intérêt dans le domaine des réseaux de communications, où l’on cherche à comprendre comment les ressources d’un réseau doivent être partagées par des acteurs aux intérêts divergents. Au moment d’appliquer à l’ingénierie des réseaux des concepts mis au point en Économie et dans les Sciences Sociales, il convient d’en comprendre les détails, notamment en ce qui concerne la modélisation du comportement des acteurs. C’est ce qui nous a poussé à nous intéresser aux notions de conjectures (relatives à la notion d’incitation) en théorie des

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jeux statiques et dynamiques [Figuières et al. 2004a, 2004b], [Jean-Marie and Tidball 2003, 2004, 2005]. D’autre part, les modèles stochastiques de Markov (et les méthodes d’analyse associées) ayant des applications en BioInformatique, nous avons eu l’occasion d’appliquer à différents modèles d’évolution phylogénique des idées provenant de la littérature des réseaux de communication, ce qui permet dans certains cas des avancées méthodologiques et/ou algorithmiques [Dutheil et al. 2005, Galtier and Jean-Marie 2004, Gascuel et al. 2003]. Ce travail est réalisé en collaboration avec le projet MAB et dans le cadre d’une ACI IMPBio.

3. Prospective À l’heure actuelle, la prospective du projet correspond principalement à l’exécution des deux ACI obtenues en 2004. La thématique de ces actions a nécessité, de la part des participants, un investissement qui commence à donner des résultats. Les deux prochaines années vont voir une intensification des recherches sur le comptage probabiliste des structures des réseaux (en collaboration avec le projet VAG) et autour de la compréhension du protocole BGP. D’autre part, l’évolution des recherches du projet dépendra très fortement du succès des deux projets de recherche conçus à l’occasion des demandes de financement de l’ANR en 2005 (catégorie « jeunes chercheuses et chercheurs »). En effet, tous les membres du projet y participent à des degrés divers. Même si ces actions ne sont pas financées à partir de 2005, les recherches qu’elles prévoient sont entamées (voir ci-dessous) et donneront lieu à d’autres demandes de financement. Notons aussi que les relations entre le projet et l’équipe « Réseaux et Recherche Opérationnelle » du LIA vont se renforcer, bien que le cadre institutionnel soit encore incertain. Finalement, les relations entre le LIRMM et l’INRIA Sophia-Antipolis vont certainement également influer sur l’orientation thématique et la composition du projet.

3.1. Dans le domaine de l’algorithmique et de l’optimisation combinatoire

Nous souhaitons nous intéresser à l'évaluation, la comparaison et la mutualisation de l’information fournie par trois approches de résolution de problèmes d’optimisation combinatoire : la résolution exacte, la résolution approchée avec garantie de performance et la résolution approchée sans garantie de performance. Nous nous appuierons sur des problématiques rencontrées dans les réseaux de transport et de télécommunications. Ce travail sera mené en collaboration avec l’équipe Recherche Opérationnelle, Réseaux et Applications Multimédia du Laboratoire d'Informatique d'Avignon. Un projet « jeunes chercheurs » (projet RAPORTT : Résolution Algorithmique de Problèmes d'Optimisation dans les Réseaux de Transport et de Télécommunication) a été proposé sur ce thème en réponse à l'appel d'offre de l'ANR 2005.

3.2. Dans le domaine des réseaux et systèmes distribués

Nous souhaitons développer un projet d’architecture de calcul distribué sur un modèle « pair-à-pair », incluant un mécanisme optimisé de partage de charge. La définition de l’architecture et le calcul des stratégies de distribution (et redistribution) de la charge de calcul entre processeurs, nécessite le développement de nouveaux modèles qui feront intervenir files d’attente, ordonnancement multiprocesseurs et graphes aléatoires. Une phase de simulation et une implémentation sur le réseau pédagogique de l’Université sont prévues. Ce projet a fait l’objet d’une demande de financement auprès de l’ANR (projet MESSAGE : Modélisation, Évaluation et protocoles des SystèmeS de cAlcul à Grande Échelle) en 2005.

4. Production scientifique

4.1. Thèses soutenues

• A. Irlande (soutenue 27/05/2002) : 3 ans allocation MENRT puis 1 an ATER, MCF en Colombie.

• J. Palaysi (soutenue 19/12/2002) : 3 ans allocation MENRT puis 1 an ATER, MCF à l’UM2.

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• C. Caderas de Kerleau (soutenue 17/12/2003) : 3 ans bourse CIFRE, Ing. R&D.

• Y. Calas (soutenue 19/12/2003) : 3 ans allocation MENRT puis 1 an ATER, Ing. CERN.

• T. Alemu (soutenue 13/12/2004) : 4 ans allocation Ministère Affaires Étrangères

• O. Gandouet (débutée 10/2004) : allocation MENRT (ACI Masses de Données)

• B. Darties (débutée 09/2004) : allocation MENRT.

4.2. Publications

Livres - Audience internationale

[Figuières et al. 2004a] Figuières C.; Jean-Marie A.; Querou N.; Tidball M., Theory of Conjectural Variations, World Scientific Publishing, 2004.

Chapitres d’ouvrages - Audience internationale

[Jean-Marie and Tidball 2005] Jean-Marie A.; Tidball M., Consistent Conjectures, Equilibria and Dynamic Games, Dynamic Games : Theory and Applications, A. Haurie, G. Zaccour (eds), Springer, 2005. [Galtier et al. 2005] Galtier N.; Gascuel O.; Jean-Marie A., Introduction to Markov Models in Molecular Evolution, in: Statistical Methods in Molecular Evolution, R.Nielsen (éd.), Springer Verlag, 2005.

Edition d’ouvrages (audience internationale)

[Jean-Marie 2002] Jean-Marie A., Ed., ASIAN'02: Advances in Computing Science, Proc. 7th ASIAN Conference, Lecture Notes in Computer Science 2550, 2002.

Revues avec comité de lecture - Audience internationale

[Bampis et al. 2003] Bampis E.; Giroudeau R.; König J.C. An Approximate Algorithm for the Precedence Constrained Scheduling Problem with Hierarchical Communications. Theoretical Computer Science, vol. 290, 3, pp. 1883-1895, 2003. [Bampis et al. 2002] Bampis E.; Giroudeau R.; König J.C. On the Hardness of Approximating the Precedence Constrained Multiprocessor Scheduling Problem with Hierarchical Communications. RAIRO-RO, vol. 36, 1, pp. 21-36, 2002. [Cogis and Thierry 2005] Cogis O.; Thierry E. Computing Maximum Stable Set for Distance-Hereditary Graphs. Discrete Optimization, vol. 2, 2, pp. 185-188, 2005. [Caderas de Kerleau et al. 2004] Caderas de Kerleau C.; Ahronovitz E.; Crouzet J.F.; Rossi M.; Mariano-Goulart D. Automatic Generation of Noise-Free Time-Activity Curve with Gated Blood-Pool Emission Tomography Using Deformation of a Reference Curve. IEEE Trans. Medical Imaging, vol. 23, 4, pp. 485-491, 2004. [De Werra et al. 2002] De Werra D.; Asratian A.; Durand S. Complexity of Some Special Types of Timetabling Problems. Journal of Scheduling, vol. 5, pp 171-183, 2002. [Durand 2003] Durand S. Finding Sharper Distinctions for Condition of Transitivity of the Majority Method. Discrete Applied Mathematics, vol. 131, pp. 577-595, 2003. [Dutheil et al. 2005] Dutheil J.; Pupko T.; Jean-Marie A.; Galtier N. A Model-Based Approach for Detecting Co-Evolving Positions in a Molecule. Molecular Biology and Evolution, vol. 22, 9, pp. 1919-1928, 2005. [Fraigniaud et al. 2003] Fraigniaud P.; König J.C.; Lazard E. Oriented hypercubes. Networks, vol. 39, 2, pp. 98-106, 2002. [Figuières et al. 2004b] Figuières C.; Jean-Marie A.; Tidball M. On the Effects of Conjectures in a Strategic Setting. Ricerche Economiche, vol. 58, pp. 75-102, 2004.

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[Galtier and Jean-Marie 2004] Galtier N.; Jean-Marie A. Markov-Modulated Markov Chains and the Covarion Process of Molecular Evolution. Journal of Computational Biology, vol. 11, pp. 727-733, 2004. [Gascuel et al. 2003] Gascuel 0.; Jean-Marie A.; Hendy M.; McLachlan R. The Combinatorics of Tandem Duplication. Systematic Biology, vol. 52, pp. 110-118, 2003. [Migge et al. 2003a] Migge J.; Navet N.; Jean-Marie A. Timing Analysis of Compound Scheduling Policies: Application to POSIX 1003.1b. Journal of Scheduling, 6(5): pp. 457—482, 2003.

Revues avec comité de lecture (audience nationale)

[Alemu and Jean-Marie 2002] Alemu T.; Jean-Marie A. Étude de la Configuration Dynamique des Paramètres de RED. TSI : Technique et Science Informatiques, 24, 2/3, pp. 153-178, 2005. [Calas and Jean-Marie 2005] Calas Y.; Jean-Marie A. Qualité audio pour un schéma FEC simple. TSI: Technique et Science Informatiques, 24, 2/3, pp. 203-228, 2005. [Crestani et al. 2005] CrestaniI D.; Jean-Marie A.; Coves C. Petri Net Analysis: Complexity and Finite Coverability Graph in Modular Design. Studies in Informatics and Control, vol. 14,1, pp. 55-64, 2005.

Conférences avec actes publiés et comité de lecture, hors conférences invitées - Audience internationale

[Alemu and Jean-Marie 2004] Alemu T.; Jean-Marie A. Dynamic Configuration of RED Parameters. GLOBECOM'04, Dallas, USA, November 30 - December 2, 2004. [Alemu et al. 2005a] Alemu T.; Jean-Marie A.; Calas Y. The Interaction of Forward Error Correction and Active Queue Management. Networking'05: International Conferences on Networking, Waterloo, Ontario (Canada), May 2-6, pp. 1146-1155, 2005. [Angel et al. 2002] AngelL E.; Bampis E.; Giroudeau R. Non-approximability Results for the Hierarchical Communication Problem with a Bounded Number of Clusters. Euro-Par 2002, pp. 217-224, 2002. [Biersack et al. 2002a] Biersack E.; Jean-Marie A.; Nain P. Open-Loop Video Distribution with Support of VCR Functionality. PERFORMANCE'02, Rome (Italy), Performance Evaluation, vol. 49, 1-4, pp. 411-407, 2002. [Calas and Jean-Marie 2004] Calas Y.; Jean-Marie A. Audio Quality for a Simple Forward Error Correcting Code. CIC'04: International Multiconference in Computer Science & Computer Engineering, Las Vegas, pp. 231-237, 2004. [Cogis et al. 2002a] Cogis O.; König J.C.; Palaysi J. On the List Colouring Problem. ASIAN'02: Asian Computing Science Conference, Hanoi (Vietnam), Lecture Notes in Computer Science 2550, pp. 47-56, 2002. [Gaujal et al. 2004] Gaujal B.; Hyon E.; Jean-Marie A. Optimal Routing in Two Parallel Queues with Exponential Service Times. WODES'04, IFAC Workshop on Discrete Event Systems, Reims, France, pp. 193-193, 2004 (accepté dans Discrete Event Dynamic Systems). [Giroudeau et al. 2005] Giroudeau R.; König J.C.; Moulai F.K.; Palaysi J. Complexity and Approximation for the Precedence Constrained Scheduling Problem with Large Communication Delays. EuroPar'05: Parallel Processing, Lisbonne (Portugal), August 30 - September 2, 10 p., 2005. [Giroudeau and König 2004] Giroudeau R.; König J.C. General Non-Approximability Results in Presence of Hierarchical Communications. ISPDC/HeteroPar 2004, pp. 312-319, 2004. [Jean-Marie et al. 2005] Jean-Marie A.; Calas Y.; Alemu T. On the Compromise between Burstiness and Frequency of Events. PERFORMANCE'05, Juan-les-Pins (France), Performance Evaluation, vol. 62, 1-4, pp. 382-399, oct. 2005.

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[Jean-Marie et al. 2003b] Jean-Marie A.; Dube P.; Artiges D.; Altman E. Decreasing Loss Probabilities by Redundancy and Interleaving: A Queueing Analysis. ITC'03: International Teletraffic Conference, Berlin (Allemagne), pp. 791-800, sept. 2003. [Palaysi 2002] Palaysi J. Approximability of Paths Coloring Problem in Mesh and Torus Networks. MATHINFO’02, Second Colloquium on Mathematics and Computer Science: Algorithms, Trees, Combinatorics and Probabilities, pp. 213-222, 2002.

Conférences avec actes publiés et comité de lecture, hors conférences invitées - Audience nationale

[Alemu et al. 2005b] Alemu T.; Jean-Marie A.; Calas Y. Interaction de FEC avec des Mécanismes de Gestion Active des Files d'Attente. CFIP'05, Bordeaux, 29 mars - 1er avril, pp. 547-561, 2005. [Arnould et al. 2003] Arnould C.; Crestani D.; Coves C.; Jean-Marie A.; Prunet F. Complexité algorithmique asymptotique temporelle d'algorithmes de construction du graphe de couverture. MOSIM'03: Conférence Francophone de MOdélisation et SIMulation, Toulouse, avril 2003. [Bouklit and Jean-Marie 2002] Bouklit M.; Jean-Marie A. Une Analyse de PageRank, une Mesure de Popularité des Pages Web. AlgoTel'02 : 4ièmes Rencontres Francophones sur les Aspects ALGOrithmiques des TELécommunications, Mèze (France), pp. 131-138, 2002. [Cogis et al. 2002b] Cogis O.; König J.C.; Palaysi J. Coloration sur Listes. AlgoTel'02 : 4ièmes Rencontres Francophones sur les Aspects ALGOrithmiques des TELécommunications, Mèze (France), pp. 41-47, 2002. [Gaujal et al. 2002b] Gaujal B.; Hyon E.; Jean-Marie A. Routage en Boucle Ouverte dans Deux Files. /M/1 en Parallèle. AlgoTel'02 : 4ièmes Rencontres Francophones sur les Aspects ALGOrithmiques des TELécommunications, Mèze (France), pp. 59-66, 2002. [Palaysi 2004] Palaysi J. Classes de Graphes Remarquables pour le Problème du Routage dans les Réseaux Tout-Optique. AlgoTel'04 : 6ièmes Rencontres Francophones sur les Aspects ALGOrithmiques des TELécommunications, Batz-sur-Mer, France, pp. 51-56, 2004.

Autres conférences

[Alemu and Jean-Marie 2003] Alemu T.; Jean-Marie A. Etude de la Configuration Dynamique des Paramètres de RED. 8ème Atelier d'Evaluation de Performance (AEP8), Reims (France), mai 2003. [Alemu et al. 2004] Alemu T.; Jean-Marie A.; Calas Y. The Interaction of Forward Error Correction and Active Queue Management. JDIR'04 : 6èmes Journées Doctorales Informatique et Réseau, Lannion, novembre 2004. [Boudet et al. 2003] Boudet V.; Desprez F.; Suter F. One-Step Algorithm for Mixed Data and Task Parallel Scheduling Without Data Replication. IPDPS'03: 17th International Parallel and Distributed Processing Symposium, p. 41, 2003. [Cogis et al. 2005] Cogis O.; König J.C.; Palaysi J.; Darties B.; Durand S. Contrôle de Routes par des Appareils de Surveillance (CRAS). AlgoTel'05: 7èmes Rencontres Francophones sur les Aspects ALGOrithmiques des TELécommunications, Giens (France), mai 2005. [Heusch and Jean-Marie 2005] Heusch M.; Jean-Marie A. Polynomial algorithms for Taylor Expansions of (max,+) systems. 16th IFORS Conference, Edimbourg, july 2002. [Jean-Marie and Tidball 2004] Jean-Marie A.; Tidball M. On the Existence of Credible Incentive Equilibria. ISDG'04: 11th International Symposium on Dynamic Games and Applications, Tucson, Arizona (USA), Dec. 2004. [Jean-Marie and Tidball 2003] Jean-Marie A.; Tidball M. On Incentive Equilibria and Conjectural Equilibria. 8th Viennese Workshop on Optimal Control, Dynamic Games, Nonlinear Dynamics and Adaptative Systems, Vienna, May 2003.

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ARITHmétique Informatique (ARITH)

RESPONSABLE : V. Berthé


J.-C. Bajard (PR)V. Berthé (CR, 09/2002)O. Bodini (MCF, 02/2003)C. Fiorio (MCF) (également membre de l’équipe projet ICAR)

L. Imbert (CR)F. Philippe (MCF)A. Tisserand (CR, 09/2005)

S. Duquesne (Chercheur associé, MC, UM2)

Autres :


Thèses 4 HDR 1Brevets

Audience internationale Audience nationaleLivresChapitre d’ouvrages 6 2Edition d’ouvrages 3 1Revues avec comité de lecture 21 1Conférences avec actes publiés et comité de lecture 34 3Conférences invitées 3 (*)Autres conférences (*) (*)

Arithmétique, géométrie discrète, cryptographie

Permanents :

T. Plantard (2002)D. Jamet (2003)T. Fernique (2004)

N. Meloni (2004)J.-L. Toutant (2004)

Thèses en cours :

(*) non comptabilisées

ATIPS Lab. (Advanced Technology Information Processing Systems) et CISaC (Centre for Information Security andCryptography), University of Calgary, Canada (mise à disposition CNRS L. Imbert, janvier 2004 – janvier 2006)


• Institut de Mathématiques et Modélisation de Montpellier (I3M) (ACI Cryptologie)• Institut de Mathématiques de Luminy (IML) (ACI Jeunes Chercheurs et NIM)• Projet Arénaire (INRIA Rhone-Alpes) (ACI Sécurité)• Projet CODE (INRIA Rocquencourt) (ACI Sécurité)• Cemagref de Montpellier (Institut de recherche pour l'agriculture et l'environnement) (projet région 2001-2004,

2 thèses coencadréees) • CEM2 (Centre d’électronique et de Micro-Optoélectronique de Montpellier) (projet pluridisciplinaire STICS Univ.

Montpellier 2, 2005)


• Participation aux structures suivantes : GDR Alp, GDR Arp, GDR Théorie ergodique, AS CNRS/STIC Systèmes dynamiques et modélisation enalgorithmique, AS CNRS/STIC Arithmétique des ordinateurs, Projet MathSTIC Béta-numération, substitutions, pavages et quasi-cristaux (2002),Groupe Systèmes dynamiques et à événements discrets (département STIC).

• ACI : ACI Jeunes chercheurs 2002, Combinatoire des mots multidimensionnels, pavages et numeration (90000 € TTC), ACI Cryptologie 2002,

Opérateurs arithmétiques pour la cryptographie (18000 € TTC), ACI Sécurité Informatique 2003, Opérateurs cryptographiques et arithmétique

matérielle (32000 € TTC), ACI Nouvelles Interfaces des Mathématiques 2004, Numération (22500 € TTC).

• Organisation de congrès : Atelier Generalized substitutions, tilings and numeration 2002, 2003, 2004, Journées Montoises d’InformatiqueThéorique 2002, 11e Conf. European Women in Mathematics 2003, École Jeunes chercheurs en algorithmique et calcul formel 2005.

• Comités de programme : ARITH 16, 2003 (coprésident), DMTCS '03 (Discrete Mathematics and Computer Science), DGCI'03 (DiscreteGeometry for Computer Imagery), DGCI’04, DGCI’05, Journées Montoises 2004. Comités de pilotage : RNC 2003 (Real numbers and Computers),RNC 2004, ARITH 17, 2005.

• Edition de proceedings et de numéros spéciaux : Proceedings 16th IEEE Computer Society Symposium on Computer Arithmetic, TheoreticalComputer Science, IEEE Transactions on Computers, Bulletin of the Belgian Math. Society. Editeur associé : IEEE Transactions on Computers.

• Expertise : Mission Scientifique Technique et pédagogique, DSPT1 Mathématiques et leurs interactions, CIVR (Italian Committee for ResearchEvaluation, Italian research evaluation exercise 2005), Conseil scientifique du LIRMM.

• Partenaires industriels : Projet Teepy avec la société Ocenix dans le cadre d’une convention ANVAR 2003-2004 (6000 € TTC), Contrat de recherche 2004-2005 avec la société Netheos (soutenue par l'organisme Languedoc Roussillon Incubation) et le laboratoire I3M (Mathématiques

Montpellier II) (6000 € TTC), Contrat de recherche 2003-2008 LIRMM (informatique-microélectronique) avec STMicroelectronics Rousset

(division Smartcard), et le Centre de Microélectronique de Provence : Action RNS/Arithmétiques résistantes aux fuites (62 000 € TTC).

• Invités étrangers :Graham A. Jullien, University of Calgary, Canada, 1 mois, 2002, professeur invité Université Montpellier IISrecko Brlek, UQAM, Canada, 3 mois, 2002 (poste rose CNRS)Michel Rigo, univ. Liège, Belgique, 2 fois 1 semaine, 2002, 2004Vassil Dimitrov, University of Calgary, Canada, 1 semaine, 2002Edmund Harris, Angleterre, 2 fois 1 semaine, 2002, 2004Wolfgang Steiner, Vienne, Autriche, 1 semaine, 2003Shigeki Akiyama, univ. Niigata, Japon, 2 fois 1 semaine, 2003, 2004Ekhatarina Karatsuba, Chercheur au Dorodnicyn Computing Centre of the Russian Academy of Sciences, 1 mois, 2003 (invitation CNRS)Hui Rao, Tsinghua University, Chine, 6 mois, 2003Jorg Thuswaldner, univ. Leoben, Autriche, 1 semaine, 2004Hitoshi Nakada, univ. Keio, Japon, 1 semaine, 2004Rie Natsui, univ. Keio, Japon, 1 semaine, 2004Milos D. Ercegovac, University of California at Los Angeles, 1 mois 2005, professeur invité Université Montpellier II

Animation

1. Problématique scientifique et positionnement Ce projet s’est constitué autour d’un noyau de membres du groupe Nombres, images et mots (anciennement département IFA, LIRMM) : J.-C. Bajard, L. Imbert C. Fiorio, F. Philippe, auquel se sont adjoints V. Berthé (chercheur associé, sept. 2000, mutation CNRS, sep. 2002), O. Bodini (recrutement MCF, fév. 2003) et A. Tisserand (recrutement CNRS, oct. 2005). C. Fiorio participe également au projet ICAR (Département Robotique) depuis sa création. Nos thématiques s’orientent autour de la notion de représentation ; nous développons cette problématique selon trois thèmes centraux qui fédèrent nos activités de recherche : cryptographie, pavages et numération, image et géométrie discrète. Nous considérons ainsi, entre autres exemples, les représentations en machine, les représentations des nombres (entiers, réels, complexes, p-adiques) dans des systèmes de numération positionnels, les représentations modulaires et redondantes, les représentations par partitions de nombres, les représentations symboliques de systèmes dynamiques géométriques, etc. Les travaux menés au sein de ce projet trouvent naturellement de nombreux domaines d’applications : cryptographie (arithmétique des corps finis, courbes elliptiques, stéganographie, tatouage d’images), arithmétique des ordinateurs (implantations matérielles, architecture), physique, (physique combinatoire, physique statistique, quasi-cristaux), mathématiques (approximation diophantienne et discrépance), etc. Une des particularités de ce projet à laquelle nous tenons vivement est de développer, selon une vision verticale, les sujets abordés, allant des plus applicatifs (circuits microélectroniques, visualisation) aux plus théoriques. Entre 2002 et 2005, notre budget annuel moyen de fonctionnement est de 50 000 € par an, dont 20 000 € proviennent de contrats industriels (STMicroelectronics, Netheos, Ocenix), et 30 000 € de financements académiques (ACI Cryptologie 2002, ACI Jeunes chercheurs 2002, ACI Sécurité Informatique 2003, ACI NIM 2004). Au sein du LIRMM, nous collaborons avec des membres du département Microélectronique sur la conception d’opérateurs pour la cryptographie (Contrat STMicroelectronics, ACI Cryptologie 2002) et avec des membres du département Robotique sur la sécurisation d’images (groupe inter-département Image). Nous participons à la mise en place d’un groupe transversal de recherche, Sécurité, avec des membres des départements Microélectronique et de Robotique. Sur le plan international, nous collaborons principalement avec des chercheurs de Calgary, ATIPS, CISaC (Canada), de Montréal, UQAM (Canada), de l’UCLA (USA), de Chine, du Japon, de Moscou (Russie), d’Autriche, de Liège (Belgique) et des Pays-Bas. De nouvelles collaborations avec Sydney, McQuarie (Australie) et le Danemark sont en cours de mise en place.

2. Résultats obtenus 2002-2005

2.1 Opérations arithmétiques et cryptographie

J.-C. Bajard, V. Berthé, S. Duquesne, L. Imbert, N. Meloni, T. Plantard, A. Tisserand

Les problèmes de la factorisation d’entiers et du logarithme discret sont très largement exploités en cryptographie à clé publique. La plupart des algorithmes (RSA, ElGamal, DH, ECDH, ECDSA, etc) basent leur sécurité sur des instances difficiles de ces problèmes, définies en considérant les complexités des meilleures attaques connues pour chaque protocole, et le fait qu’il est impossible d’évaluer sur ordinateur, à coût raisonnable, plus d’un certain nombre d’opérations. Pour simplifier, on parle en général de taille de clé ; par exemple, la taille de clé varie entre 1024 et plus de 15000 bits pour RSA, entre 160 et 600 bits pour les protocoles basés sur les courbes elliptiques. Nos recherches s’orientent autour de la conception d’algorithmes pour les opérations arithmétiques rencontrées au sein de ces protocoles, dans le but d’aboutir à des implantations, logicielles et/ou matérielles, performantes et sécurisées. En particulier, nous nous intéressons à l’arithmétique multiprécision, aux calculs dans les anneaux d’entiers ou les corps finis, et à l’arithmétique des

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courbes elliptiques et hyperelliptiques. Nous avons obtenu et publié plusieurs résultats, en particulier sur : l’utilisation du RNS (Residue Number System) au sein d’algorithmes de type RSA ; l’étude des extensions de corps finis de caractéristique impaire pour les algorithmes basés sur les courbes elliptiques ; la protection contre les attaques de type canaux cachés (side-channel attacks) ; l’étude des systèmes de numération en bases multiples (double-base number system) et leur exploitation pour la multiplication scalaire sur les courbes elliptiques ; la définition d’un système de représentation des nombres adapté à l’arithmétique dans les anneaux d’entiers. Étant donné un ensemble de nombres premiers entre eux, appelé base de moduli, le théorème des restes Chinois (TRC) dit qu’il est possible de représenter de manière unique tous les entiers compris entre zéro et le produit des éléments de la base des moduli. Ce système de représentation des nombres, appellé RNS, n’est pas un système de numération positionnel. Les opérations sur de grands entiers (additions, soustractions, multiplications) peuvent être distribuées sur des entiers plus petits et effectuées indépendamment, voire même en parallèle, sur chacun de ces chiffres. J.-C. Bajard et L. Imbert ont proposé une version de l’algorithme RSA purement RNS, qui permet d’éviter les étapes coûteuses de conversions depuis et vers le système binaire classique. Ce travail a été publié dans la revue IEEE Transactions on Computers. Cette étude a donné lieu à une collaboration industrielle avec la société STMicroelectronics sur l’utilisation du RNS pour la résistance aux attaques de type canaux cachés. Ce type d’attaques consiste à analyser diverses traces (courant, temps de calcul, radiations électromagnétiques, etc) diffusées par un dispositif électronique (carte à puce, téléphone portable, assistant personnel, etc) au cours de l’exécution d’un algorithme. L. Imbert et A. Tisserand travaillent sur des implantations d’opérateurs arithmétiques pour la cryptographie, par exemple le produit modulaire (conférence SPIE 2003). Nous avons proposé une version randomisée de notre algorithme d’exponentiation modulaire en RNS, dont l’idée principale consiste à tirer aléatoirement les éléments de la base des moduli parmi un ensemble de nombres premiers entre eux soigneusement prédéfini et suffisamment grand. Le produit des éléments de la base engendrée peut être considéré comme une valeur aléatoire et l’attaque devient alors quasiment impossible. Ce travail a été présenté lors de la conférence CHES (Cryptographic Hardware and Embedded Systems) 2004. Les changements de bases RNS ont une forte influence sur la complexité de la multiplication modulaire dans ces systèmes. J.-C. Bajard, N. Méloni et T. Plantard ont mis en évidence l'intérêt des certains types de bases RNS pour lesquelles ces conversions sont très efficaces (SPIE 2004, IMACS 2005). Ils ont par ailleurs étudié et proposé un algorithme d'inversion modulaire en RNS (SPIE 2005). Les algorithmes basés sur les courbes elliptiques nécessitent une arithmétique efficace sur les corps finis. La plupart des travaux concernent les corps premiers et les extensions de caractéristique 2. Devant ce constat, nous avons décidé d’étudier la pertinence des extensions de petite et moyenne caractéristique impaire. J.-C. Bajard, L. Imbert et C. Nègre ont étendu l’algorithme de multiplication modulaire de Montgomery à ce type de corps et ont proposé une version modifiée, basée sur le TRC, où les calculs sont effectués sur un anneau de cardinal légèrement supérieur à l’ordre du corps fini considéré. Plusieurs variantes (représentation de Lagrange, trinômes premiers entre eux en caracteristique 2, binômes de même degré en caracteristique impaire) ont été étudiées et ont donné lieu aux premiers algorithmes de multiplication génériques (qui ne dépendent pas du polynôme irréductible choisi pour définir le corps) de complexité sous-quadratique. Nous avons proposé une version modifiée de l’algorithme d’Euclide étendu pour calculer l’inverse d’un élément en représentation de Lagrange. Ces différents travaux ont été publié (ou sont en cours de soumission) dans plusieurs journaux ou actes de conférences (IEEE Trans. On Comp., Indocrypt 2002, Symposium on Computer Arithmetic 2003 and 2005, IMACS World Congress 2005). Étant donné un point P sur une courbe elliptique et un entier k>0, l’opération qui consiste à calculer le point kP=P+…+P (k fois), est primordiale pour toute implantation d’ECC. Cette opération, appelée multiplication scalaire, est identique à une exponentiation dans un groupe commutatif noté additivement. L. Imbert (en collaboration avec P. K. Mishra et V. Dimitrov de l’université de Calgary) a proposé un nouvel algorithme de multiplication scalaire qui exploite une représentation très creuse de k sous la forme d’une somme de puissances combinées de 2 et de 3 (Double-Base Number System). En proposant de nouvelles formules efficaces de triplement et de quadruplement de point adaptées à ce système, notre algorithme de multiplication scalaire surpasse toutes les méthodes connues actuellement. De plus, dans le cas des corps premiers, nous avons exprimé nos algorithmes de triplement et de triplement multiple sous la forme de blocs atomiques, afin de les rendre résistants aux attaques simples de type canaux cachés. Ces recherches ont abouti à un article qui sera présenté lors de la conférence ASIACRYPT 2005.

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2.2 Numération et pavages

J.-C. Bajard, V. Berthé, O. Bodini, T. Fernique, D. Jamet, L. Imbert, T. Plantard

Les systèmes de numération positionnels, les systèmes double-base, ou la béta-numération forment un objet central d’étude pour ce projet. Ces derniers systèmes sont une généralisation des systèmes de numération positionnelle en base entière, où les représentations des nombres sont obtenues par décomposition selon les puissances d’une base réelle ou complexe. Les systèmes double-base (évoqués au paragraphe précédent) sont la source de nombreux problèmes difficiles en théorie des nombres. En utilisant des résultats d’approximation diophantienne et une extension du système de numération d’Ostrowski (qui a aussi de nombreuses applications dans le cadre de l’étude des droites discrètes), V. Berthé et L. Imbert ont proposé un algorithme permettant de calculer le {2,3}-entier (un entier dont les seuls facteurs premiers sont 2 et 3) le plus proche d’un entier n en O(log log n). La première partie de ce travail a été présentée lors de la conférence SPIE 2004. Un article de revue qui étend ce résultat est en cours de rédaction. Lorsqu’il s’agit de manipuler les éléments de l’anneau Z/nZ (les entiers compris entre 0 et n-1) les systèmes de numération généralement utilisés sont les mêmes que pour l’anneau des entiers Z. Dans le cadre de son travail de thèse, T. Plantard a proposé un système de représentation particulièrement bien adapté à l’arithmétique modulo n. Ces travaux ont été présentés lors des conférences SAC 2004 et ARITH 17. Les perspectives de ce travail sont très prometteuses. Nous pensons en effet qu’il est possible de définir des nombres premiers plus intéressants que les nombres de Mersenne généralisés proposés par Solinas, et recommandés pour l’implantation d’ECC par plusieurs standards. Il est possible d’associer des pavages autosimilaires à des systèmes de numération positionnels basés sur la béta-numération. Les problèmes de pavages sous-jacents font appel à des questions combinatoires et arithmétiques très riches, et ont des applications variées (théorie spectrale, quasi-cristaux). Il existe de plus d’importantes relations entre les représentations géométriques par pavages autosimilaires de certains sytèmes dynamiques, à savoir les systèmes dynamiques substitutifs, et la béta-numération. Les substitutions (ou morphismes itérés) sont des objets combinatoires naturels qui engendrent des mots infinis par itération : une substitution fait correspondre à chaque lettre d’un alphabet fini un mot fini non vide sur cet alphabet. Une des caractéristiques les plus intéressantes des mots substitutifs est qu’ils présentent une structure autosimilaire très ordonnée, et ce sans être périodiques. V. Berthé, en collaboration avec P. Arnoux et A. Siegel, de même que T. Fernique dans le cadre de sa thèse, ont en particulier développé l’étude des pavages associées aux substitutions de type Pisot par des compacts à bord fractal (fractals de Rauzy) qui pavent l’espace périodiquement ou de façon autosimilaire. Ces travaux ont été publiés dans plusieurs journaux ou conférences (Theoret. Comput. Sci., Ann. Inst. Fourier (Grenoble), Integers, Theory of Computing Systems) ou conférences (MFCS ’05, DLT ’05, Words ’05).

Enfin, O. Bodini, T. Fernique et D. Jamet étudient les pavages par polyominos et les pavages de polycellules selon une approche algébrique. Ces travaux ont été publiés dans plusieurs journaux (Theoret. Comput. Sci., JALC) ou conférences (DMCS ’03,Eurocomb ’03,IWCIA ’04).

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2.3 Images et géométrie discrète

V. Berthé, C. Fiorio, D. Jamet, T. Fernique, F. Philippe, J.-L. Toutant N.B : Les activités de recherche présentées ci-dessous concernant C. Fiorio et J.-L. Toutant sont menéees conjointement au sein des projets ARITH et ICAR. La géométrie discrète a pour objectif de définir des modèles discrets de représentation du continu, et en particulier, des objets géométriques et de leurs transformations. Nous nous intéressons plus particulièrement à la géomérie discrète analytique qui consiste à représenter les objets par une expression analytique basée sur une approximation diophantienne. On peut alors définir des transformations analytiques, comme les rotations discrètes. V. Berthé, C. Fiorio, D. Jamet et F. Philippe se sont plus particulièrement intéressés à l’étude des plans et surfaces discrètes arithmétiques. Ils ont exhibé une propriété fondamentale des plans discrets en étudiant le plongement de ces objets dans des réseaux euclidiens, à savoir la fonctionnalité généralisée (DGCI ’05). D. Jamet développe dans le cadre de sa thèse une notion de surface discrète basée sur la fonctionnalité (IWCIA ’04, FPSAC ’05). Nous avons également pour but d’améliorer les caractéristiques de l’insertion de données cachées dans les images numériques, en particulier du point de vue de la robustesse aux transformations géométriques. Notre approche est double : elle associe des résultats de traitement du signal à des résultats de géométrie discrète. Afin de développer des méthodes de marquage robustes aux rotations, nous nous sommes ainsi intéressés aux rotations discrètes (Words ’05), aux cercles discrets (SPIE-Vision Geometry XIV ’06), et aux courbes polynomiales discrètes. C. Fiorio (en collaboration avec J.-M. Rodriguez et W. Puech) a de plus proposé une méthode permettant d’insérer un volume conséquent de données cryptées sans perte dans l’image (MEDSIP ’04). Ce dernier critère est primordial pour l’imagerie médicale. En collaboration avec W. Puech, C. Fiorio et J.-L. Toutant (dans le cadre de sa thèse) se sont ensuite attaqués aux méthodes d’insertion de données dans les images JPEG, le format standard actuel. Ils ont ainsi travaillé sur l’augmentation de la qualité et de la robustesse, en proposant une méthode générique – adaptable à tous les algorithmes d’insertion de données – permettant de mieux masquer les données insérées. Ils ont également proposé une méthode de tatouage robute au découpage (WIAMIS ’05).

2.4 Applications à la physique

V. Berthé, T. Fernique, F. Philippe

La condensation de Bose-Einstein, puis l’émergence des nanotechnologies ont donné un nouvel essor à la physique combinatoire. Motivé par l’intéret croissant en statistique quantique pour les ensembles canonique et microcanonique, et dans le cadre d’une collaboration avec J. Arnaud et L. Chusseau, spécialistes des lasers, F. Philippe a entrepris de développer une théorie des partitions de réels (l’énergie d’un système) par un nombre fini (nombre de particules) de réels (niveaux d’énergie) colorés (dégénérescence) pris dans un ensemble discret. Il étudie également l’extension de ce travail à des systèmes avec interactions (autres que faibles) entre particules, ainsi qu’à des statistiques non classiques. Il développe de plus un logiciel de simulation Monte Carlo de lasers, dont les résultats sont validés par la comparaison à des formules exactes, à une théorie basée sur les équations de taux, et aux résultats déjà connus de l’optique quantique. Dans le même ordre d’idée, il s’est intéressé à la génération aléatoire de graphes avec G. Mélançon. Il étudie par ailleurs avec J.-M. Boé les correspondances entre partitions planes et partitions d’entiers colorés constructibles récursivement à l’aide de diagrammes de croissance. Ces travaux ont donné lieu à publications dans les journaux suivants : Statistical Papers, European Journal of Physics, Optics Communications, Physical Review A, Optics and Spectroscopy, Information Processing Letters. Depuis la découverte des quasi-cristaux en 1984, l’intérêt accordé au pavage de Penrose n’a cessé de se développer comme un modèle mathématique fondamental pour l’étude des quasi-cristaux, et plus généralement des structures géomériques munies d’un ordre apériodique. Nous nous intéressons à plusieurs méthodes classiques permettant de fabriquer des pavages susceptibles de modéliser des quasi-cristaux : la méthode de coupe-et-projection (étroitement liée à la géométrie discrète), les règles de substitution (ainsi que les pavages substitutifs et autosimilaires associés), et enfin à la béta-numération qui joue un rôle très prometteur dans la modélisations discrète des quasi-

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cristaux mathématiques. Ces méthodes permettent d’engendrer des ensembles discrets de nombres présentant des symétries d’ordre 5, 8, 10 ou 12 (interdites en cristallographie classique).

3. Prospective Nous avons choisi de privilégier les thèmes d’étude faisant interagir efficacement les diverses compétences développées au sein du projet. La cryptographie à clé publique est basée sur des opérations bijectives dont la détermination de l’inverse est difficile sans information supplémentaire (trappe). Les recherches actuelles en cryptographie se concentrent principalement sur les ensembles (groupes, semi-groupes, etc) sur lesquels le logarithme discret ou la factorisation sont difficiles. Or, des objets comme les béta-numérations ou certaines transformations de la géométrie discrète (rotations discrètes) offrent des propriétés propices à ce type d’exploitation. En particulier, une loi de groupe peut être associée à certaines béta-numérations, dans le cas où elles modélisent des quasi-cristaux ; il apparaît ainsi intéressant d’étudier la complexité du logarithme discret sur cet ensemble, et d’identifier des instances exploitables en cryptographie. Nous trouvons en géométrie discrète un problème similaire avec les transformations discrètes munies d’une loi de composition où l’inversion est un problème difficile. L’utilisation de systèmes de représentations mixtes faisant intervenir plusieurs bases de numération entières conduit naturellement à des problèmes d’approximation diophantienne simultanée (formes linéaires de logarithmes). Le problème de l’approximation simultanée de deux (ou plus) irrationnels par des rationnels de même dénominateur est difficile et n’a pas de solution canonique. Nous souhaitons développer une approche basée sur la notion combinatoire de substitution inspirée de la très belle interaction entre arithmétique, géométrie discrète et combinatoire des mots que permet l’algorithme classique des fractions continues, en reliant les propriétés arithmétiques d’un irrationnel aux propriétés de la droite discrète associée. Il est possible d’étendre cette interaction dans le cas de deux bases réelles en lien avec l’étude des plans discrets ; la fonctionnalité généralisée nous ouvre des perspectives intéressantes pour la reconnaissance de ces plans et l’étude de leur connexité. Plus généralement, le codage sous forme symbolique de certains objets et transformations discrètes, géométriquement simples (droites, plans, surfaces, rotations) a de nombreuses applications que nous souhaitons developper, en particulier leur génération et leur reconnaissance. La définition de suites finies pseudo-aléatoires constitue un enjeu essentiel en cryptographie. Il existe une longue tradition de générateurs pseudo-aléatoires fondés sur les congruences linéaires ou quadratiques. Nous nous intéressons à de nouvelles constructions de générateurs peudo-aléatoires de nature arithmétique reposant sur des mesures mathématiques de leur caractère pseudo-aléatoire. En particulier, nous souhaitons étudier, d’une part les propriétés aléatoires d’algorithmes de décomposition de nombres dans des systèmes positionnels (bases de Cantor), ou non (RNS, double-base), et d’autre part, les propriétés d’équirépartion de congruences linéaires basées sur des algorithmes classiques unimodulaires de fractions continues généralisées (algorithme de Jacobi-Perron ou de Brun).



• B. de Mezzo. Reconnaissance d'Objets par la Génération d'Hypothèses de Modèles de Forme Appliquée à l'Extraction des Feuilles de Plantes dans des Scènes Naturelle. 3 ans. Co-financement Région Languedoc-Roussillon/CEMAGREF. Soutenance : novembre 2004. Contractuel.

• C. Nègre. Opérateurs arithmétiques pour la cryptographie basée sur les courbes elliptiques. 3 ans. Allocataire moniteur MENRT. Soutenance : septembre 2004. ATER Université de Perpignan.

• D. Jamet. Géométrie discrète : une approche par la combinatoire des mots. 2 ans. Allocataire moniteur MENRT (ACI Jeunes chercheurs). Début : octobre 2003. Soutenance : décembre 2005.

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• T. Plantard. Arithmétique modulaire pour la cryptographie. 3 ans. Allocataire moniteur MENRT (ACI Cryptologie 2002). Début : octobre 2002. ATER Université Montpellier II. Soutenance : décembre 2005.

4.2. HDR

• F. Philippe, 2005. Quelques interactions entre Informatique et Physique de la lumière.

4.2. Publications

NB : les publications de C. Fiorio apparaissent également dans la liste de publications du projet ICAR (1 revue, 4 conférences internationales, 1 conférence d’audience nationale).

Chapitre d’ouvrages - Audience internationale

[1] Allouche J.-P., And Berthé V. Words in number theory. In Applied Combinatorics on Words, J. Berstel and D. Perrin, Eds., vol. 105 of Encyclopedia of Mathematics and its Applications. Cambridge University Press, 2005, pp. 520–578. [2] Arnaud J., Chusseau L., and Philippe F. Mechanical equivalent of quantum heat engines. In Progress in Quantum Physics Research. Nova Science, New York, (To appear). [3] Arnoux P., and Berthé V. Some open problems. In Substitutions in dynamics, arithmetics and combinatorics, vol. 1794 of Lecture Notes in Mathematics. Springer-Verlag, Berlin, 2002, pp. 363–374. [4] Berthé V. Automatic sequences and transcendence. In Substitutions in dynamics, arithmetics and combinatorics, vol. 1794 of Lecture Notes in Mathematics. Springer-Verlag, Berlin, 2002, pp. 53–80. [5] Berthé V., Ferenczi S., and Zamboni L. Q. Interactions between dynamics, arithmetics, and combinatorics: the good, the bad, and the ugly. In Algebraic and Topological Dynamics, S. Kolyada, Y. Manin, and T. Ward, Eds., vol. 385 of Contemporary mathematics. American Mathematical Society, 2005. [6] Berthé V., and Siegel A. Basic notions on substitutions. In Substitutions in dynamics, arithmetics and combinatorics, vol. 1794 of Lecture Notes in Mathematics. Springer-Verlag, Berlin, 2002, pp. 1–32.

Chapitre d’ouvrages - Audience nationale

[1] Bajard J.-C. Calcul et arithmétique des ordinateurs. Traité IC2, série Informatique et Systèmes d’Information. Hermes Science, 2004, ch. 7, Calcul sur les corps finis, pp. 206–227. [2] Imbert L. Calcul et arithmétique des ordinateurs. Traité IC2, série Informatique et Systèmes d’Information. Hermes science publications, 2004, ch. 5, Arithmétique multiprécision, pp. 155–179.

Édition d’ouvrages - Audience internationale

[1] Bajard J.-C., and Schulte, M., Eds. Proceedings 16th IEEE Symposium on Computer Arithmeric (2003), IEEE Computer Society. [2] Berthé V., and Bruyère V., Eds. Journées Montoises d’Informatique Théorique (2003), vol. 10 of Bulletin of the Belgian Mathematical Society. Simon Stevin. [3] Fogg N. P. Substitutions in dynamics, arithmetics and combinatorics, vol. 1794 of Lecture Notes in Mathematics. Springer-Verlag, Berlin, 2002. Berthé, V., Ferenczi, S., Mauduit C., Siegel, A., Eds.

Édition d’ouvrages - Audience nationale

[1] Bajard J.-C., and Muller J.-M., Eds. Calcul et Arithmétique des Ordinateurs. Traité IC2, série Informatique et Systèmes d’Information. Hermes Science, Paris, 2004.

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[1] Arnaud J., Chusseau L., and Philippe F. Carnot cycle for an oscillator. European Journal of Physics 23 (2002), 489–500. [2] Arnoux P., Berthé V., and Ito S. Discrete planes, Z2-actions, Jacobi-Perron algorithm and substitutions. Annales de l’Institut Fourier 52, 2 (2002), 305–349. [3] Arnoux P., Berthé V., and Siegel, A. Two-dimensional iterated morphisms and discrete planes. Theoretical Computer Science 319, 1-3 (2004), 145–176. [4] Bajard J.-C., and Imbert L. A full RNS implementation of RSA. IEEE Transactions on Computers 53, 6 (June 2004), 769–774. [5] Berthé V., Brlek S., and Choquette P. Smooth words over arbitrary alphabet. Theoretical Computer Science 341 (2005), 293–310. [6] Berthé V., Holton C., and Zamboni L. Initial powers of sturmian words. Acta Arithmetica (2005). (To appear). [7] Berthé V., Nakada H., Natsui R., and Rie N. Arithmetic distributions of convergents arising from Jacobi-Perron algorithm. Indagationes Mathematicae (2005). (To appear). [8] Berthé V., and Rigo M. Odometers on regular languages. Theory of Computing Systems (2005). (To appear). [9] Berthé V., and Siegel A. Tilings associated with numeration and substitutions. Integers: electronic journal of combinatorial number theory 5, A02 (2005). [10] Berthé V., and Tijdeman R. Balance properties of multi-dimensional words. Theoretical Computer Science 273, 1-2 (2002), 197–224. [11] Berthé V., and Tijdeman R. Lattices and multi-dimensional words. Theoretical Computer Science 319, 1-3 (2004), 177–202. [12] Bodini O., and Jamet D. Tiling a pyramidal polycube with dominoes. Journal of Automata, Languages and Combinatorics (2005). (To appear). [13] Bodini O., and Rémila E. Tilings with trichromatic colored-edges triangles. Theoretical Computer Science 319, 1-3 (2004), 59–70. [14] Chusseau L., Arnaud J., and Philippe F. Rate-equation approach to atomic-laser light statistics. Physical Review A 66, 5 (2002), 053818(7). [15] Chusseau L., Arnaud J., and Philippe F. Two-level laser light statistics. Optics Communications 213 (2002), 325–330. [16] Chusseau L., Arnaud J., and Philippe F. Rate-equation approach to laser light statistics. Optics and Spectroscopy 94, 5 (2003), 805–812. [17] Damiand G., Bertrand Y., and Fiorio C. Topological model for two-dimensional image representation: definition and optimal extraction algorithm. Computer Vision and Image Understanding 93, 2 (Feb. 2004), 111–154. [18] Damiand G., and Resch P. Split-and-merge algorithms defined on topological maps for 3D image segmentation. Graphical Models 65 (2003), 149–167. [19] Imbert L., Dimitrov V. S., and Jullien G. A. Fault-tolerant computations over replicated finite rings. IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications 50, 7 (July 2003), 858–864.

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[20] Mélançon G., and Philippe F. Generating simply connected acyclic graphs uniformly at random. Information Processing Letters 90 (2004), 209–213. [21] Philippe F. Tools for decision making under imprecise risk. Statistical Papers 43, 1 (2002), 95–110.

Revues avec comité de lecture - Audience nationale

[1] Bodini O., and Latapy M. Generalized tilings with height functions. Morfismos 7, 1 (June 2003), 47–68.

Conférences avec actes publiés et comité de lecture - Audience internationale

[1] Arnoux P., Berthé V., and Jamet D. Generalized substitutions and stepped surfaces. In Words 2005, 5th international conference on words (2005), vol. 36, Publications du LACIM, pp. 101–111.

[2] Bajard J.-C., Imbert L., and Jullien G. A. Parallel Montgomery multiplication in GF(2k) using trinomial residue arithmetic. In Proceedings 17th IEEE symposium on Computer Arithmetic (2005), IEEE Computer Society, pp. 164–171. [3] Bajard J.-C., Imbert L., Jullien G. A., and Williams H. A CRT-based Montgomery multiplication for finite fields of small characteristic. In 17th IMACS World Congress – Scientific Computation, Applied Mathematics and Simulation (2005). [4] Bajard J.-C., Imbert L., Liardet P.-Y., and Teglia Y. Leak resistant arithmetic. In Cryptographic Hardware and Embedded Systems – CHES 2004 (2004), vol. 3156 of Lecture Notes in Computer Science, Springer-Verlag, pp. 62–75. [5] Bajard J.-C., Imbert L., and Nègre C. Modular multiplication in GF(pk) using Lagrange representation. In Progress in Cryptology – INDOCRYPT 2002 (2002), no. 2551 in Lecture Notes in Computer Science, Springer-Verlag, pp. 275–284. [6] Bajard J.-C., Imbert L., Nègre C., and Plantard T. Multiplication in GF(pk) for elliptic curve cryptography. In Proceedings 16th IEEE symposium on Computer Arithmetic (2003), IEEE Computer Society, pp. 181–187.

[7] Bajard J.-C., Imbert L., and Plantard T. Improving Euclidean division and modular reduction for some classes of divisors. In Conference Records of The Thirty-Seventh Asilomar Conference on Signals, Systems, and Computers (Nov. 2003), vol. 2, IEEE, pp. 2218–2221. [8] Bajard J.-C., Imbert L., and Plantard T. Arithmetic operations in the polynomial modular number system. In Proceedings 17th IEEE symposium on Computer Arithmetic (2005), IEEE Computer Society, pp. 206–213. [9] Bajard J.-C., Imbert L., and Plantard T. Modular number systems: Beyond the Mersenne family. In Selected Areas in Cryptography: 11th International Workshop – SAC 2004 (2005), vol. 3357 of Lecture Notes in Computer Science, Springer-Verlag, pp. 159–169. [10] Bajard J.-C., Meloni N., and Plantard T. Efficient RNS bases for cryptography. In 17th IMACS World Congress – Scientific Computation, Applied Mathematics and Simulation (2005). [11] Bajard J.-C., Meloni N., and Plantard T. Study of modular inversion in RNS. In Advanced Signal Processing Algorithms, Architectures and Implementations XV (2005), Proceedings of SPIE, SPIE. (To appear). [12] Bajard J.-C., and Plantard T. RNS bases and conversions. In Advanced Signal Processing Algorithms, Architectures and Implementations XIV (2004), vol. 5559 of Proceedings of SPIE, SPIE, pp. 60–69.

84

[13] Berthé V., Brlek S., and Choquette P. A new characterization of the Fibonacci word. In Proceedings of the Eleventh International Research Conference on Fibonacci Numbers and Their Applications (2005), Kluwer Academic Publisher. (To appear). [14] Berthé V., Fiorio C., and Jamet D. Generalized functionality for arithmetic discrete planes. In Discrete Geometry for Computer Imagery – DGCI 2005 (2005), vol. 3429 of Lecture Notes in Computer Science, Springer Verlag, pp. 276–286. [15] Berthé V., and Imbert L. On converting numbers to the double-base number system. In Advanced Signal Processing Algorithms, Architecture and Implementations XIV (2004), vol. 5559 of Proceedings of SPIE, SPIE, pp. 70–78. [16] Berthé V., and Nouvel B. Density of symbols in discretized rotation configurations. In Words 2005, 5th international conference on words (2005), S. Brlek and C. Reutenauer, Eds., vol. 36, Publications du LACIM, pp. 163–173. [17] Berthé V., and Rigo M. Abstract numeration systems and tilings. In MFCS 2005, 30th International Symposium on Mathematical Foundations of Computer Science. (2005), J. Je,¸drzejowicz and A. Szepietowski, Eds., vol. 3618 of Lecture Notes in Compututer Science, Springer Verlag, pp. 131–143. [18] Beuchat J.-L., Imbert L., and Tisserand A. Comparison of modular multipliers on FPGAs. In Advanced Signal Processing Algorithms, Architectures and Implementations XIII (2003), vol. 5205 of Proceedings of SPIE, SPIE, pp. 490–498. [19] Bodini O. Tiling a rectangle with polyominoes. In Discrete Models for Complex Systems – DMCS’03 (2003), vol. AB of Discrete Mathematics and Theoretical Computer Science Proceedings, pp. 81–88. [20] Bodini O. Tilings on the butterfly lattice. In EUROCOMB’03 – Abstracts (2003), no. 2003-145, Institut of Theoretical Computer Science, pp. 55–60. [21] Bodini O., and Nouvel B. Z-tilings of polyominoes and standard basis. In Combinatorial Image Analysis – IWCIA 2004 (2004), vol. 3322 of Lecture Notes in Computer Science, Springer-Verlag, pp. 137–150. [22] Bodini O., and Fernique T. Tiling of a polycell. In Journées Montoises d’Informatique Théorique (2004), Prépublication 04.006 de l’Institut de Mathématiques de l’Université de Liège, pp. 42-45. [23] Bodini O., and Jamet D. Tiling a pyramidal polycube with dominoes. In Journées Montoises d’Informatique Théorique (2004), Prépublication 04.006 de l’Institut de Mathématiques de l’Université de Liège, pp. 46-47. [24] Chan P., Jullien G. A., Imbert L., Dimitrov V. S., and McGibney G. H. Fault-tolerant computations within complex FIR filters. In 2004 IEEE Workshop on Signal Processing Systems, Design and Implementation (2004), pp. 316–320. [25] Dimitrov V. S., Imbert L., and Mishra P. K. An efficient and secure point multiplication using double-base chains. In Advances in Cryptology – ASIACRYPT 2005 (2005), vol. 3788 of Lecture Notes in Computer Science, Springer-Verlag, pp 59-78. [26] Ercegovac M. D., Muller J.-M., and Tisserand A. Simple seed architectures for reciprocal and inverse square root. In Proc. 39th Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers (Pacific Grove, California, U.S.A., Oct. 2005). [27] Fernique T. Bidimensional sturmian sequences and substitutions. In Development in Langage Theory – DLT’05 (2005), vol. 3572 of Lecture Notes in Computer Science, Springer-Verlag, pp. 236–247.

85

[28] Fernique T. Substitutions on multidimensional sequences. In Words 2005, 5th international conference on words (Université du Québec à Montréal, 2005), vol. 36, Publications du LACIM, pp. 223–234. [29] Fiorio C., de Mezzo B., and Rabatel G. Weed leaves recognition in complex natural scenes by model-guided edge pairing. In 4th European Conference on Precision Agriculture (Berlin, June 2003), pp. 141–147. [30] Jamet D. On the language of standard discrete planes and surfaces. In Combinatorial Image Analysis – IWCIA 2004 (2004), vol. 3322 of Lecture Notes in Computer Science, Springer-Verlag, pp. 232–247. [31] Jamet D., and Paquin G. Discrete surfaces and infinite smooth words. In Proceedings of the 17th Annual International Conference on Power Series and Algebraic Combinatorics (2005). [32] Negre C. Quadrinomial modular arithmetic using modified polynomial basis. In International Conference on Information Technology: Coding and Computing, ITCC’05 (2005), vol. 1, pp. 550–555. [33] Rodrigues J.-M., Puech W., and Fiorio C. Lossless crypto-data hiding in medical images without increasing the original image size. In Medical Image and Signal Processing – MEDSIP’04 (2004), pp. 358–365. [34] Toutant J.-L., Puech W., and Fiorio C. Asynchroneous DCT-based data-hiding robust to cropping. In 5th International Workshop on Image Analysis for Multimedia Interactive Services – WIAMIS’05 (Apr. 2005).

Conférences avec actes publiés et comité de lecture - Audience nationale

[1] Chusseau L., Arnaud J., and Philippe F. Statistique des photons d’un laser à 4 niveaux soumis à un pompage optique. In 7e Conférence sur les Lasers et l’Optique Quantique (2002), vol. 96, Journal de Physique IV France, pp. 337–338. [2] Chusseau L., Arnaud J., and Philippe F. Étude Monte Carlo de la statistique des photons d’un laser proche du seuil. In 8e Conférence sur les Lasers et l’Optique Quantique (2004), vol. 119, Journal de Physique IV France, pp. 155–156. [3] Toutant J.-L., Puech W., and Fiorio C. Amélioration de l’invisibilité par adaptation de la quantification aux données à insérer. In 20e colloque GRETSI sur le traitement du signal et des images (2005), pp. 1193–1196.

Conférence invitées dans congrès internationaux

[1] Berthé V. Aperiodic order: Dynamical systems, combinatorics, and operators. Invited talk. BIRS, Banff, Canada, 29 mai - 3 juin 2003. [2] Berthé V. Automatic sequences and related topics. Invited talk. Canadian Mathematical Society (CMS), Waterloo, Ontario, June 4-6, 2005. [3] Berthé V. Number theoretic algorithms and related topics. Invited talk. Strobl, Autriche, 27 septembre - 01 octobre 2004.

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Données Objets Composants pour les systèmes complexes (D'OC)

RESPONSABLE : T. Libourel


Y. Ahronovitz (MCF)C. Boksenbaum (PR)C. Dony (PR)R. Ducournau (PR)

M. Huchard (PR)T. Libourel (MCF)I. Mougenot (MCF)C. Nebut (MCF, 09/2005)

P. Reitz (MCF)P. Vismara (MCF)


Thèses 6HDR 2 Brevets

Audience internationale Audience nationaleLivresChapitre d’ouvrages 3 2Edition d’ouvrages 5 4Revues avec comité de lecture 9 2Conférences avec actes publiés et comité de lecture 21 17Conférences invitées 2 2Autres conférences 10 7

Génie logiciel, objets, composants, modélisation, systèmes d’information, BD

Permanents :

Avant 2002 F. SouchonA. Miralles2002 J. BardeP. Larmande

R. PassamaJ. Privat2003L. Fabresse 2004 N. Desnos

P. MartinA. Traore2005 L. Aouati

Thèses en cours :

G. Arevalo (arrivée prévue novembre 2005)

Post-Doc :

C. Laurenço (DR CNRS), Associé, ENSCM HMM/LSIC UMR 5076P. Jauffret (IR CNRS) Associé, ENSCM HMM/LSIC UMR 5076

Autres :

Ouverture à l’international : Ch. Dony Membre du RISE (Rapid Integration of Software Engineering techniques) working group de l'ERCIM (European Reseach Consortium for Informatics and Mathematics) ;Th. Libourel Membre expert Drafting Team Inspire (INfrastructure for SPatial InfoRmation in Europe)Projets nationaux : Contribution à la Chimiothèque Nationale du CNRSOutils mis à disposition de la communauté : Resyn_Assisant (devenu Resyn_Mining par l'implantation de fonctionsde fouille de données) ; Modules de Galicia (plate-forme de construction de treillis, initiative de l’Université deMontréal)Renforcement de l’interdisciplinaire : action COSARC

Faits marquants

A signaler aussi à l’actif de l’équipe 15 rapports de recherche et 3 rapports de contrat

Niveau international • Co-Présidence du comité de programme SAGEO 2005 (International Conference on Spatial Analysis and GEOmatics) • Rédacteur adjoint European journal of GIS and Spatial Analysis (Revue Internationale de Géomatique)• Membre régulier du Comité de programme ICEIS (International Conference on Enterprise Information Systems)• Comité de programme : OOIS 2003 (International Conference on Object-Oriented Information Systems)• Co-organisation des workshops WEAR (OOIS 2003), MASPEGHI (3 éditions : OOIS 2002, ASE 2003, ECOOP 2004) Reader et Exception Handling

in Object-Oriented Systems (ECOOP 2003, 2005)

Niveau national• Bureau GDR SIGMA (Systèmes d’Information Géographique Méthodologie et Applications) depuis 2002• 2002-2005 : co-responsabilité Axe 3 Qualité depuis 2005 co-responsabilité Thème Multi-Représentation• Direction du groupe Objets et Composants du GDR ALP• Comité de rédaction de TSI (Techniques et Science Informatiques)• Comités scientifiques : ACI CNRS ISYBIO (Intégration des Systèmes Biologiques) et groupement ECOBAG (Environnement, ECOlogie et

ECOnomie du Bassin Adour-Garonne)• Membre du Comité ARAGO, Comité consultatif régional de la Recherche et du Développement Technologique, depuis juillet 2005.• Comité de pilotage LMO (Langages et modèles à objets)• Responsabilité du Système d’Information de la Chimiothèque Nationale du CNRS• Présidence du comité de programme LMO 2005 (Berne)• Membre régulier du comité de programme LMO (Langages et modèles à objets)• Comités de programme : INFORSID (Informatique des Organisations et Systèmes d’Information et de décision), BDA (Bases de Données

Avancées), OGSB 2005 (Ontologie, Grille et intégration Sémantique pour la Biologie)• Organisation des conférenceS LMO 2002 (Montpellier) et BDA 2004 (Montpellier)

Animation scientifique

• Collaboration France Télécom R&D• Collaboration avec les sociétés montpelliéraines GATONERO et NELIS

Partenaires industriels

I3S, Nice ; Laboratoire COGIT, IGN – St Mandé ( co-responsabilité d’axe thématique au sein du GDR SIGMA et co-encadrement des thèses de NilsGesbert et Sandrine Balley) ; LIP6 Paris (ACI Padoue) ; UMR TETIS Montpellier (Projets Syscolag et COPT)Projet INRIA Orpailleur (suite du GDR TICO Extraction de connaissances domaine chimie)


Projet RNTL MACAO, France Télécom R&D, Softeam, LIRMM, 2001-2003 - 297 823 euros pour le LIRMMProjet ENCORE (Encyclopédie de Chimie Organique Électronique), initié par A. Krief des Facultés Universitaires de Namur et qui a été sélectionnécomme « test-bed » par le projet européen E-LeGI (collaboration avec S. Cerri) démarré en 2004.Projet COPT (Conception d’Observatoires de Pratiques Territorialisées), maître d’œuvre INRA - Programme fédérateur Agriculture DéveloppementDurable - accepté juillet 2005 - montant 474 000 euros pour toute sa durée (3 ans) et l’ensemble de tous les partenaires.

Contrats

Québec (Université de Montréal, UQAM, Laval) Galicia et Réseau Géoïde, Université de Liège (projet GTEM - thèse de F. Laplanche)


1. Problématique scientifique et positionnement Lors de sa création, l’équipe-projet « Données Objets Composants pour les systèmes complexes » regroupait les membres des anciennes équipes « Représentation des connaissances et raisonnements avec des graphes » et « Représentation Par Objets » du département IFA, et « Objets pour les composants logiciels et les bases de données » du département ARC, le projet inter-départements « Informatique et Chimie », ainsi que quelques enseignants-chercheurs travaillant sur des domaines connexes. Sa constitution, et par suite sa dénomination, ont évolué en juin 2005, les membres du thème représentation des connaissances et raisonnements ayant fondé leur propre projet. Dans sa configuration actuelle, les thèmes scientifiques relèvent de la coopération des deux domaines : génie logiciel (composants et objets) et systèmes d'information avec une orientation vers la modélisation et l’ingénierie de systèmes complexes dans divers domaines applicatifs (chimie, sciences du vivant, sciences de l'environnement, robotique). Les questions abordées relèvent plus particulièrement d’activités autour des Langages et Modèles Objet et Composants, de l’Ingénierie des modèles, de la Conception de Systèmes d’Information et de la Médiation.

2. Résultats obtenus 2002-2005 Nous présentons le bilan selon les deux thèmes transversaux Génie logiciel à Objets et à base de Composants, Modélisation et Ingénierie de systèmes complexes, en déclinant dans chaque thème les points abordés.

2.1 Génie logiciel à objets et à base de composants

2.1.1 Modèles et langages de composants

Les modèles et langages de composants sont des extensions naturelles des modèles et langages à objets. Un des premiers livres sérieux faisant une synthèse sur le sujet s'intitule « Component Software. Beyond Object-Oriented programming ». Nous sommes insensiblement passé des recherches sur les objets classiques (Smalltalk, Java) à celles sur les composants en travaillant sur la réutilisation, le découplage et la modularité. Les ambitions, en terme de génie logiciel sont de plus en plus larges, on souhaite aujourd'hui réaliser des applications en assemblant de façon non anticipée des composants disponibles sur « étagère » ou catalogue. On souhaite de plus le faire soit dans des contextes spécialisés difficiles, nous allons y revenir avec les projets de composants métiers, soit dans le contexte général également difficile d'applications interactives, distribuées sur un réseau non figé, concurrentes et éventuellement mobiles. Nos travaux dans ce contexte ont porté d'une part sur la modélisation à base de composants dans le cadre de la robotique mobile et de la génération d'interfaces, d'autre part sur tous les problèmes de fiabilité et de tolérance aux pannes dans les architectures logicielles à base de composants. Ils peuvent être présentés au travers de quatre actions et quatre encadrements. La première action, la plus ancienne, est une collaboration entre C. Dony, C. Urtado et S. Vauttier du laboratoire LGI2P de l'Ecole des Mines d'Alès avec lequel nous travaillons en étroite collaboration. Il correspond à la thèse de F. Souchon, qui porte sur la problématique de la tolérance aux pannes dans les applications à base de composants distribués, concurrents ou mobiles. Nous travaillons depuis 20 ans sur la tolérance aux pannes et la gestion des exceptions en génie logiciel à objets, domaine dans lequel nous sommes reconnus internationalement. La tolérance aux pannes a toujours ennuyé tous les architectes logiciels car elle complique énormément les programmes (ne parlons pas de leurs preuves) mais est de plus en plus importante car nos sociétés ne supportent plus que certains systèmes informatiques (économie, santé, transports, ...) cessent de fonctionner de façon imprévue. La gestion des exceptions dans les langages de programmation et à objets a été largement étudiée [Ahronovitz 2005]. Un standard, qui laisse d'ailleurs beaucoup de propositions intéressantes dans

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l'ombre, a émergé (C++, Java). Cette gestion des exceptions pose aujourd'hui un ensemble de nouvelles questions liées aux besoins des applications : concurrence, distribution, adaptabilité, interopérabilité, et à l'évolution des techniques de développement : méta-modélisation, réutilisation, utilisation de composants, nouveaux modèles d'assemblage et de communication. Nous avons organisé plusieurs workshops en 2003 [Romanovsky et al. 2003a, Romanovsky et al. 2003b] et 2005 [Romanosky et al. 2005] dont le but fut de répertorier ces problèmes et les nouvelles solutions traitant de façon globale de la réalisation de composants fiables et résistant aux erreurs. Nos travaux ont porté sur la prise en compte de la communication par messages et de l'asynchronisme [Campeas et al. 2004] et ont abouti à une spécification de système de gestion des exceptions [Souchon et al. 2002] entièrement nouvelle qui a été validée par deux implantations. Une première dans la plate-forme de programmation multi-agent Madkit (collaboration avec Jacques Ferber et l'équipe KAYOU) [Souchon et al. 2003a, 2003b] et une plus récente dans la plateforme J2EE Jonas où nous traitons le cas des composants asynchrones MDB [Souchon et al. 2004a, 2004b]. De nouveaux projets démarrent sur ces thèmes avec différents partenaires internationaux : Université du Luxembourg, Université McGill (Jorg Kientzle) [Shui et al. 2005] au Canada et l'Université de Newcastle (A. Romanovsky) en Angleterre. La deuxième action CoSARC : Component based Software Architecture of Robot Controllers, initiée depuis cinq années, est menée par C. Dony, T. Libourel en collaboration avec D.Andreu, du département robotique du LIRMM. Cette action pluridisciplinaire a plusieurs objectifs :

• Intégrer au développement des contrôleurs de robots, les avancées du génie logiciel à objets et composants.

• Proposer une architecture générique de contrôle.

• Proposer un processus d'ingénierie logicielle complet, allant de la spécification à l’exécution en passant par la programmation et le déploiement.

• Concevoir un environnement (plate-forme) de conception et développement d’architectures de contrôleur.

Les travaux menés, notamment dans le cadre de la thèse de R. Passama définissent une méthodologie de conception d’architecture de contrôle à composants, fondée sur une architecture générique [Passama et al. 2004a, 2005a, 2005b]. Dans ce contexte, un temps très important a été consacré à la gestion de la pluri-disciplinarité, notamment à l'établissement d'un glossaire commun. Nous avons fait l’analyse objet d'un contrôleur typique de robot d'intervention, auparavant développé comme un ensemble de fonctions C. Puis à la suite d’un travail de spécification nous avons imaginé un modèle de composants [Passama et al. 2003, 2004b] faisant la synthèse entre la réutilisation par composants et d'autres travaux novateurs sur la formalisation d'activités concurrentes par Réseaux de Petri à objets. Nous proposons un langage de développement à partir duquel nous avons débuté des travaux sur l’environnement (plateforme) de conception, de développement et de déploiement des composants d’une architecture de contrôle (thèse de I. Ben Lazreg). La troisième action, initiée en 2004 est une collaboration entre C. Dony et M. Huchard dans le cadre du doctorat de L. Fabresse. Elle porte sur une étude plus générale sur les modèles et les langages de composants assemblables qui sont beaucoup moins bien connus, compris et développés que les composants transactionnels distribués que sont les EJB ou les composants CORBA ou DCOM. Notre réflexion s'appuie sur deux études prototypiques : l'une dans le contexte de l'interfaçage automatisé (nous avons imaginé un premier prototype de composants d'interfaces et de langage associé [Fabresse 2004, Fabresse et al. 2004]) et l'autre dans celui des applications WEB. Cette étude entre également dans le cadre de collaborations menées avec les sociétés régionales GATONERO qui développe des générateurs automatiques d'interfaces à base de composants et NELIS qui développe une méthodologie et une plate-forme de développement à base de composants. La quatrième action concerne une collaboration entre M. Huchard, N. Desnos, C. Urtado et S. Vauttier (LGI2P) sur l’aide à l’assemblage de composants logiciels.

2.1.2 Construction et évaluation de hiérarchies de classes

Ces travaux, initiés en 1994 au LIRMM, se fondent de manière théorique sur l’analyse formelle de concepts (treillis de Galois). Ils s'effectuent dans le cadre de diverses collaborations. Avec M. Dao et ses collaborateurs (France Télécom R&D), les relations, entamées en 97-00 par le biais d’un premier

90

contrat se sont poursuivies au travers du projet MACAO, projet RNTL qui a également impliqué SOFTEAM, éditeur de l'atelier Objecteering (2001-2003). Ce projet impliquant M. Huchard et T. Libourel a permis de financer la thèse de C. Roume et une année de thèse d'A. Kiss (doctorant équipe Kayou). Dans les années 2002-2005, nous avons obtenu plusieurs résultats. Nous avons approfondi la suite de métriques permettant de mesurer le niveau et la cohérence de la factorisation et de la généralisation dans un modèle ou un programme objet [Dao et al. 2002, Roume 2002]. Nous avons spécifié un ensemble d'opérations d'évolution locale de hiérarchies dans le contexte des treillis de Galois, puis proposé une implémentation de certaines d'entre elles [Roume et al. 2003, Dao et al. 2003b, Huchard and Villerd 2003]. Les algorithmes de construction CERES, ARES et quelques opérations de manipulation locale ont été implémentés dans Objecteering et ont fait l'objet de tests à France Télécom R&D où divers modèles ont été reconstruits et analysés, ainsi qu'au LIRMM (A. Kiss sur le projet COMMA). Ces tests ont montré l'intérêt des techniques proposées dans l'assistance aux concepteurs et ont mis en évidence un certain nombre de problèmes de paramétrage et de possibilités d'amélioration de nos propositions. Un nouvel algorithme de construction de sous-hiérarchie de Galois a été défini [Berry et al. 2005]. Pour traiter de manière réaliste la généralisation des diagrammes UML nous avons proposé une méthode générale de construction itérative et croisée de plusieurs contextes formels qui se référencent les uns les autres. Cette méthode qui est une contribution originale à l'analyse formelle de concepts, a fait l'objet d'une première étude théorique en collaboration avec l'UDM (P. Valtchev et M. Rouane Hacène) [Roume et al. 2002, Valtchev et al. 2003b, Dao et al. 2004a, Rouane Hacène et al. 2004] et a été implémentée dans l'atelier Objecteering ainsi que dans une plate-forme développée à l'UDM dédiée aux algorithmes d'analyse formelle de concepts (plate-forme GALICIA déposée sur source forge). Elle a été étudiée dans le cadre de l’Ingénierie des Modèles [Dao et al. 2005] et implémentée sous forme d’une chaîne de transformation de modèles dans Eclipse. Nous avons étudié les possibilités d'automatiser la transformation d’une hiérarchie d’héritage multiple en héritage simple [Azzouzi et al. 2003, Dao et al. 2003b, Dao et al. 2004b]. Deux voies ont été explorées : une voie combinatoire qui consiste à minimiser les duplications de propriétés lors des coupures d'arcs et une voie conceptuelle qui s'intéresse aux intentions du concepteur pour lui proposer un schéma de transformation (généralisation imbriquée, agrégation de rôles, etc.).

2.1.3 Implémentation et compilation des langages à objets

Nous avons poursuivi notre étude de la technique de coloration avec deux types de résultats. Nous avons d'abord présenté un schéma d'utilisation de la coloration pour l'implémentation des trois mécanismes spécifiques aux objets : appel de méthode, accès aux attributs et test de sous-typage [Ducournau, 2002c]. Les résultats étaient connus, mais n'avaient jamais été organisés en un corpus cohérent. Nous avons ensuite mis au point des heuristiques de coloration uni et bidirectionnelle, que nous avons testées sur les grosses hiérarchies de classes qui servent de benchmarks à la communauté de l'implémentation des objets. Cette étude expérimentale conclut à l'applicabilité de la coloration en vraie grandeur [Ducournau 2003]. Sur le plan théorique, un stage de DEA a permis de démontrer la NP-difficulté du problème (DEA Takhedmit, 2003). Un deuxième stage de DEA a étudié la question du garbage collector avec la coloration bidirectionnelle (DEA Desnos, 2004). Confortés par ces différentes simulations, nous avons commencé l'application de la coloration à un compilateur du langage EIFFEL. Comme la coloration est une technique globale et que le caractère séparé de la compilation nous semble intéressant à préserver, nous avons, dans le cadre de la thèse de Jean Privat, défini un schéma de compilation séparé dans lequel sont exploitées deux optimisations globales : la coloration et l'analyse de types. Un stage de DEA a d'abord proposé un schéma d'analyse de types séparé (DEA Privat, 2002). Une implémentation a démarré, en collaboration avec le projet Miro de l'INRIA Lorraine, sur la base de leur compilateur SmartEiffel. Devant les difficultés d'adapter le code de ce compilateur à des techniques pour lesquelles il n'était pas fait, Jean Privat a finalement développé son propre compilateur pour un sous-ensemble propre d'EIFFEL, nommé PRM. Par ailleurs, il a spécifié des modules et un mécanisme de raffinement de classes, basés sur une analogie structurelle forte avec le méta-modèle des classes et des propriétés.

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L'ensemble de ce travail a donné lieu à trois publications à la conférence francophone Langages et Modèles à Objets (LMO) [Privat and Ducournau 2003, 2004a, 2005a], ainsi qu'au workshop ACM PASTE (Program Analysis for Software Tools and Engineering) [Privat and Ducournau 2005b]. Parallèlement à ce travail, nous avons effectué une étude systématique des techniques d'implémentations des langages à objets à typage statique, dont nous avons fait des simulations spatiales sur les benchmarks précités, pour en conclure au surcoût très élevé des implémentations de l'héritage multiple à la C++. Un article long a été soumis à la revue ACM Computing Surveys [Ducournau 2002d] ; début 2005, il a été accepté pour révision (version révisée resoumise en juillet 2005). Un sous-produit de ce travail a été l'étude de l'application du hachage parfait au test de sous-typage---ainsi qu'à l'opération invokeinterface de JAVA. Ce travail très récent a donné lieu a un article [Ducournau 2005] soumis à la revue ACM Transactions on Programming Languages and Systems.

2.1.4 Sémantique des langages à objets : typage, protection

Sous-typage et spécialisation. Nos travaux sur la spécialisation de classes se sont orientés vers une étude du sous-typage et de la controverse dite de la « contravariance », dont nous avons conclu à une nécessité des erreurs de type, qui sont, d'une certaine manière, dans le monde réel et qui doivent être prises en compte par les phases d'analyse et de conception. Ces travaux ont donné lieu à deux publications : un article long de revue [Ducournau 2002a] et un article dans un workshop de la conférence internationale OOIS [Ducournau 2002b].

Protection. Les travaux menés par M. Huchard sur le contrôle d'accès statique dans les langages de programmation à objets se sont poursuivis dans le cadre de la thèse de G. Ardourel [Ardourel et al. 2002a, Ardourel et al. 2003]. Cette thèse, soutenue en décembre 2002, a mis en place une plate-forme (AGATE) consacrée à la manipulation des graphes d'accès. Nous avons étudié plusieurs applications des graphes d'accès :

• visualisation de l'encapsulation dans un programme [Gout et al. 2002],

• apprentissage des mécanismes de protection dans les langages de programmation à objets [Ardourel et al. 2002b, 2002c],

• formalisation des contraintes de couplage des patrons de conception [Ziane et al. 2003]

Nous avons également étudié l'introduction des graphes d'accès dans la notation UML [Ardourel and Huchard 2004].

2.2 Modélisation et ingénierie de systèmes complexes

2.2.1 Agronomie

Une collaboration avec l'équipe EcoTrop du département Amis au Cirad se poursuit sur des extensions à un logiciel de simulation de plantes, SarraH, notamment sur les aspects suivants :

• introduction d'un langage de représentation objet pour expliciter les modèles agronomiques (a fait l'objet d'un stage de DESS : UML appliqué à la modélisation du palmier à huile). Deux axes sont actuellement privilégiés sur cet aspect : soit un langage à vocation générale type UML, soit un langage dédié à la modélisation de systèmes type Modelica ;

• prise en compte de la dimension spatiale dans la modélisation de processus, en particulier agronomiques. Nous étudions en particulier comment étendre un langage comme Modelica, dans lequel la dimension spatiale est absente, afin d'y adapter des techniques classiques de simulation type « éléments finis ».

Par ailleurs, Pierre Martin, membre du Cirad, a commencé une thèse en septembre 2004. Son travail consiste à étudier les problèmes liés à l’intégration de modèles distincts (modèles de plantes différentes, voire modèle d’une même plante mais à des échelles différentes) en un modèle unique ; son expérience réussie d’intégration de quelques modèles existants développés dans son équipe a fait l’objet d’une publication en cours de soumission.

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2.2.2 Chimie

Notre objectif est la conception de systèmes d'information chimique. Ceux-ci doivent permettre aux chimistes de gérer l'information relative aux structures moléculaires et à leurs réactions et de l'exploiter dans la résolution de certains problèmes comme la synthèse de molécules complexes. Nous avons approfondi notre travail sur la modélisation du domaine de la chimie organique ainsi que la représentation et la manipulation des objets chimiques (molécules, réactions ...) à l'aide de la théorie et de l'algorithmique de graphes (thèse de Y. Tognetti 2002). Nous nous sommes plus particulièrement intéressés à la reconnaissance, dans des structures moléculaires, de symétries explicites ou potentielles qui sont le support d'heuristiques puissantes en planification de synthèse. Nous avons formalisé ce problème et proposé un algorithme efficace s'inspirant des techniques de résolution des problèmes de Satisfaction de Contraintes (CSP) [Vismara et al. 2005]. Nous avons poursuivi notre contribution au projet ENCORE (Encyclopédie de Chimie Organique Électronique), initié par A. Krief des Facultés Universitaires de Namur et qui a été sélectionné comme « test-bed » par le projet européen E-LeGI (collaboration avec S. Cerri) démarré en 2004 [Laurenço 2004]. Par ailleurs, nous avons poursuivi notre travail sur l'extraction de connaissances dans des bases de données de réactions chimiques par des techniques de fouille de données (collaboration avec le projet INRIA Orpailleur – UMR7503 CNRS/INPL/INRIA/NANCY 1&2]) (thèse de S. Berasaluce, 2002). Le but recherché est de produire des connaissances susceptibles de structurer hiérarchiquement le contenu de ces bases dont les données sont « à plat » et de les utiliser comme des méta-données facilitant l'interrogation des bases de données initiales [Berasaluce et al 2002, 2004a, 2004b] [Laurenço et al. 2004] [Jauffret and Laurenço 2005] [Laurenço 2005].

2.2.3 Systèmes d’Information biologique et géographique

La conception de systèmes d’information complexes (biologique et géographique) entraîne diverses sortes de problèmes déjà abordés depuis plusieurs années et qui restent au centre de nos préoccupations. D’une part, les données manipulées sont hétérogènes, multiformes et d’autre part l’accès à ces données distribuées et volumineuses doit être facilité. Les travaux ont donc porté de manière générale sur l’apport de la modélisation objet pour établir des modèles de données et de traitements les plus expressifs possibles tout en intégrant la notion d’évolution [Coulondre et Libourel 2002]. La variété et la masse d’informations accumulées font que les scientifiques de ces domaines sont confrontés, au-delà de la pérennisation des systèmes, au problème de partage et diffusion de l’information en un mot il s’agit de « servir » l'information pertinente aux usagers. La conception d’infrastructures de médiation constitue un challenge. Il s’agit à partir des concepts de métadonnées et d’ontologies de construire de réels systèmes qui intègrent la « sémantique » du domaine aux données et traitements sous-jacents. La réflexion porte sur des infrastructures d’intégration et de médiation adaptées aux domaines concernés. Les sources initiales de données sont multiples, hétérogènes et distribuées. Leur localisation est effectuée via un niveau méta comportant la description sémantique du domaine (métadonnées et ontologies). Actions et projets divers (relatifs aux problématiques conception et médiation) ont pu voir le jour et sont en cours dans le cadre applicatif de l’information biologique et géographique. Information Biologique

• Projet PPF « Infrastructures pour la biologie » dans le cadre du dernier plan quadriennal de l’Université Montpellier II. Il s’agit de promouvoir la mise en place d’une réelle organisation de réseaux d’information qui permette de développer une coopération scientifique autour de ressources communes accumulées sur le site montpelliérain.

• Thèse de Pierre Larmande visant à mettre en place une plate-forme intégrée pour les mutants d'insertions chez les Graminées (application chez oryza sativa) [Larmande et al 2005]. Ce travail relevant de l’intégration et de la médiation de données biologiques a été présenté à la communauté nationale de bioinformatique. Il a amené des collaborations sur la construction de modèles de données spécifiques [Gueguen et al 2005].

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• Projet IST-2001-32688 Online Research Information Environment for the Life Sciences (ORIEL). Isabelle Mougenot assure la co-responsabilité de ce projet. L'objectif est de rendre plus aisés les travaux sur les problématiques habituelles de la biologique en facilitant l'assemblage ou le désassemblage des tâches biologiques pour le biologiste. Isabelle Mougenot a assuré les présentations relatives à l’avancement de ces travaux au cours de deux workshops « Ontologies and ontology building » (Heidelberg February 2002) et « Development of adaptive interfaces » (Wiesloch, Germany, juin 2002) [Mougenot 2002]. Les travaux portent sur la construction d'interfaces adaptatives [Duroux et al. 2004, Mougenot et al . 2005a] et comportent la construction d’une ontologie pour la représentation des tâches en biologie (e-BioTasks-O) dans le langage ODS (développé par P. Duroux de l’équipe KAYOU).

• Projet de recherche « Nanobio », (Université Montpellier II) dans lequel biologistes, électroniciens et des informaticiens collaborent autour de la visualisation et de la caractérisation de processus moléculaires dans les cellules vivantes [Mougenot et al. 2005b].

Information géographique. Les travaux réalisés au cours de la thèse d’André Miralles (collaboration avec l’UMR TETIS Montpellier), proposent, en accord avec l’ingénierie des modèles, une méthode de prototypage rapide pour les applications SIG [Miralles 2004] [Miralles and Libourel 2005a]. Les spécificités spatiales et temporelles des entités manipulées sont présentées dans des patrons d’analyse (formalisme UML). La méthode est instrumentée dans l’atelier de génie logiciel Objecteering (Softeam) et s’appuie sur un « profil » SIG-UML qui a été testé sur deux applications en vraie grandeur [Miralles and al 2004]. L’outil dévellopé constitue une réalisation effective de la démarche MDA (Model Driven Architecture), les concepteurs ayant à leur disposition un outil de prototypage rapide incrémental et itératif répondant au souci de « séparation des préoccupations » [Miralles and Libourel 2005a, 2005b]. Un exposé relatif à la démarche MDA sous-jacente a été effectué auprès du Club UML de France Télécom.

L’implication au sein du GDR SIGMA (Systèmes d’Information Géographique Méthodologie et Applications) et plus particulièrement dans l’axe3-Qualité nous a amené à axer une large partie de nos travaux autour des deux concepts de métadonnées et ontologies. La réflexion s’est donc approfondie et après avoir dressé un panorama des normes et standards en cours, nous nous sommes focalisés sur le rôle qu’étaient amenées à jouer ces métadonnées dans les infrastructures de médiation [Libourel 2003]. Une typologie des applications requérant le niveau méta-information a été établie et nous avons de plus proposé une méthodologie de mise en œuvre dans le contexte d’applications de type observatoire virtuel [Desconnets et al 2003, Passouant and Libourel 2003] ou dans l’intégration de bases de données géographiques [Gesbert et al. 2004]. La réflexion s’est poursuivie au travers de plusieurs actions :

• AS du RTP 9 « Médiation via les métadonnées » - détail et documents accessibles via http://www.lirmm.fr/~libourel/MM/metaMedia.htm

• Projet PADOUE (ACI GRID) qui vise à développer une solution informatique distribuée, pour le partage de données environnementales et de modèles entre bases de données hétérogènes et réparties. http://www-poleia.lip6.fr/padoue/index.htm

• Projet Société de l’Information Gestion Territoire et Mobilité. En collaboration avec plusieurs laboratoires (IGN Cogit, Irenav Brest, CIRAD, CEMAGREF, IRD) le projet intègre les problématiques de fusion, échange de données géographiques ainsi que celles de mise à disposition sur le Web. http://www.lirmm.fr/~libourel/getm/index;htm

• Projet SYSCOLAG. http://www.syscolag.org/ Il s’agit d’un projet régional qui s’inscrit dans le programme « Systèmes côtiers et Lagunaires » du plan état-région (co-présidence Ifremer – Région Languedoc-Roussillon et coordination scientifique Cépralmar). Nous sommes directement impliqués via la co-direction de la thèse de Julien Barde (cofinancée CEMAGREF-Région) qui vise à la mise en place d’un système de méta-données pour la base de connaissances.

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Les travaux proposent la mise en place d’une infrastructure de mutualisation de données et de connaissances fondée sur une base de métadonnées, sur des référentiels géographiques et thématiques et sur une interface cartographique. De nombreuses publications [Barde et al. 2003, 2004a, 2004b, 2005a, 2005b, 2005c, 2005d, Barde and Roussel 2005] [Maurel et al 2005] ont accompagné ces divers travaux et ont permis la nomination de T. Libourel comme membre du Drafting Team de INSPIRE.

3. Prospective Dans une première partie, nous développons les perspectives par thèmes, puis nous concluons en mettant en évidence les relations nouées à l’intérieur du projet entre les différents thèmes.

3.1 Génie logiciel à objets et à base de composants

3.1.1 Modèles et langages de composants

Les perspectives à long terme consistent à définir un langage de composants fiable, interactif et réflexif qui devrait être utilisable dans les divers domaines applicatifs notamment le projet mené avec le département robotique :

• Nous comptons renforcer l’action inter départements CoSARC. Il s’agit de poursuivre la réalisation de l’atelier de génie logiciel supportant la méthodologie et le langage CoSARC proposés. D’ores et déjà, une convention de recherche DGA (ETAS Angers) – LIRMM est en cours et permettra l’accueil d’un ingénieur de la DGA (A. Godin), expert en robotique, relevant de la Direction de l'Expertise Technique et affecté à l’ETAS d’Angers, au sein de notre action de recherche. A plus long terme, au sens de l’orientation scientifique des travaux, nous souhaitons que l’action CoSARC soit fédérative et déclinable à plusieurs domaines.

• Collaboration avec l’Université de Berne (dans le contexte de la thèse de L. Fabresse).

• Poursuite de la collaboration avec le LGI2P (thèse de N. Desnos)

• D’autres collaborations devraient se renforcer avec les universités du Luxembourg et de Newcastle au travers de propositions de projets (Ambiance et E-care) auprès du ministère de la recherche Luxembourgeois et avec le LIP6 dans le cadre d'une proposition ACI sécurité. L'objectif global de ces projets est d'étudier une plate-forme générique pour le développement d'applications logicielles évolutives au sens large du terme, sécurisées et fiables, dans le domaine médical (application à la surveillance à distance de personnes souffrant de longues maladies).

3.1.2 Construction et évaluation de hiérarchies de classes

Le projet MACAO a été le creuset de nombreuses idées qui méritent des approfondissements :

• travaux de nature théoriques sur la méthode ICG (algorithmes incrémentaux, complexité),

• poursuite de l'étude des métriques de factorisation et de généralisation,

• prolongement de la validation des algorithmes de reconstruction (paramétrages, construction d'une ontologie du domaine pour prendre en compte les problèmes de vocabulaire au sein des modèles),

• constitution d'un profil UML proposant des annotations sur la spécialisation/généralisation,

• définition complète de transformation de hiérarchie dans le cadre de l’ingénierie des modèles.

3.2 Modélisation et ingénierie de systèmes complexes

3.2.1 Agronomie

Nous comptons dans un premier temps faire une synthèse des différentes avancées de la communauté « simulation de systèmes » dans la modélisation de processus impliquant données discrètes ou continues dans un cadre spatialisé : la plupart des solveurs d'équations différentielles

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algébriques (DAE) font en effet l'objet de nombreux travaux en cours afin d'y ajouter cette dimension spatiale qui leur fait actuellement défaut. Cette synthèse doit nous permettre de faire un point sur ce qu'il est raisonnable de programmer dans le logiciel SarraH, et de caractériser les points qui relèvent encore de la recherche, pour lesquels la communauté n'a pas encore de réponse satisfaisante. Ce travail est mené de front avec une autre collaboration, l'équipe Architectures Parallèles au LRI, sur l'étude d'un langage de programmation d'une machine massivement parallèle ayant la particularité de s'autodévelopper, i.e. dont l'architecture évolue dans le temps. Son langage permettant en particulier de contrôler son développement, il constitue donc un moyen de décrire un processus ayant une extension spatiale ; c'est exactement le problème de fond étudié avec le logiciel SarraH.

3.2.2 Chimie

Nos travaux devraient conserver leur nature interdisciplinaire, faisant collaborer étroitement des informaticiens et des chimistes (Laboratoire des systèmes d'information chimique de l'École Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier, LSIC), voire des bio-chimistes. Les résultats obtenus seront validés par des expérimentations à l'aide de RESYN_Assistant, un système d'aide à la synthèse que nous développons au LIRMM depuis 1998. Notre objectif est de poursuivre le travail commencé autour de l'idée que « des objets similaires ont des propriétés similaires ». Cette hypothèse est souvent vérifiée expérimentalement et sert de base, dans de nombreux domaines, à la prédiction de l'activité ou du comportement de certains objets. Lorsque ceux-ci sont représentés par des graphes, leur degré de similarité peut être déterminé à partir de critères proches de la notion de plus grands sous-graphes communs. Il s'agit cependant de problèmes spécifiques nécessitant le recours à des connaissances du domaine. L'objectif serait de formaliser cette spécificité et de proposer des algorithmes de recherche efficaces, de type CSP, pour des problèmes où la similarité des graphes moléculaires joue un rôle important, tant en Chimie qu'en Biologie, comme par exemple la reconnaissance de sites réactifs dans les réactions chimiques, l'interrogation de bases de données chimiques ou encore la découverte de molécules bio-actives par des techniques in silico basées sur les sous-structures. Dans cette optique, nous participons à l’atelier « Descripteurs Moléculaires » mis en place dans le cadre de la Chimiothèque Nationale du CNRS dont le système d’information est sous la responsabilité du LSIC.

3.2.3 Systèmes d’Information biologique et géographique

Les perspectives sont multiples. Dans le contexte biologique, la thèse de L. Aouati au sein du projet multidisciplinaire « Nanobio » va renforcer les travaux effectués autour de la caractérisation de phénomènes biologiques à l’échelle des individus. La plateforme opto-électronique, développée dans le cadre du projet par nos partenaires électroniciens, est en voie de finalisation et allie deux procédés complémentaires, la microscopie à force atomique qui permet d'obtenir des images topographiques (de surface des molécules) et la microscopie à champ proche optique (SNOM) qui permet d'obtenir des images de luminescence. Il s’agit maintenant de concevoir un système capitalisant des connaissances d'un genre nouveau en biologie puisque basées sur l'expertise des biologistes analysant les images mettant en jeu des objets biologiques interagissant à l'échelle de l’infiniment petit puis d’intégrer ce système aux sources de données généralistes du domaine. Dans le cadre des projets environnementaux, les actions réalisées ont permis de proposer une méthodologie adaptable à des domaines variés et les collaborations potentielles sont nombreuses. D’ores et déjà nous allons participer au projet de conception d’un outil d’aide à la décision dans le cadre de la thèse d’Anfana Traoré (en collaboration avec le Lamsade et le Centre Agrhymet de Niamey) et au projet COPT (Conception d’Observatoires de Pratiques Territorialisées) avec l’UMR TETIS. Un certain nombre de points nécessitent encore des approfondissements :

• le volet « sémantique » des infrastructures de mutualisation,

• le volet « collaboratif » de la gestion des connaissances,

• la conception de modèles « agrégés » spatio-temporels, construction d’indicateurs,

• la gestion de la multi-représentation et des multi-échelles,

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• l’intégration protocole – donnée, la gestion de la qualité et de la traçabilité au sein de l’infrastructure, etc.

3.3. Synthèse

Les enjeux du projet sont multiples :

• Les langages objets, composants doivent intégrer des aspects « sécurité » et répartition en maintenant les avantages acquis en termes de factorisation et réutilisation.

• Les SI doivent intégrer les aspects répartition et passage à l’échelle. Ils sont de plus en plus sollicités dans les démarches « participatives » c’est-à-dire des démarches pluri-disciplinaires demandant échanges et partages d’information au sens large (données, protocoles, connaissances).

Il s’agit, à partir des résultats déjà obtenus de renforcer les projets et liens existants, notamment les projets intra-laboratoire :

• Projet Robotique - Informatique - Méthodologie CoSARC

• Projet Construction de hiérarchies (TALN)

et les projets interdisciplinaires (Chimie, Sciences du vivant, Information Géographique).



• Y. Tognetti. Contribution à la modélisation des systèmes d’information chimique par la théorie et l’algorithmique de graphes. 4 ans, MNRT, 2002, actuellement Ingénieur de Recherche au sein de Ariana-Pharma, startup du LIRMM

• S. Berasaluce. Fouille de données et acquisition de connaissances dans les bases de données de réactions chimiques. 3 ans, MNRT dans le cadre du GDR TICO, 2002 (Ecole Chimie Informatique et théorique Nancy I), actuellement Formateur informatique MJC St Gaudens

• G. Ardourel. Modélisation des systèmes de protection pour les langages à objets. 3 ans, MNRT, 2002, actuellement maître de conférences à l’université de Nantes

• C. Roume. Analyse et restructuration de hiérarchies de classes. 3 ans, projet RNTL, 2004, actuellement post-doc à l’Université de Montréal

• J. Barde. Mutualisation de données et de connaissances pour la Gestion Intégrée de territoires côtiers. Application au projet SYSCOLAG. 3 ans, bourse Région-Cemagref, 2005, demande de qualification 27

• F. Souchon. SaGE, un Système de Gestion d'Exceptions pour la programmation orientée message : Le cas des Systèmes Multi-Agents et des Plates-formes à base de Composants Logiciels. 4 ans, financement Ecole des Mines d’Alès, 2005, Ingénieur informatique.

4.2. HDR

• M. Huchard. Classification de classes dans les approches à objets, algorithmes et applications. Avril 2003

• T. Libourel. Autour de la conception de systèmes complexes. Modélisation, Evolution, Médiation. Janvier 2003

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4.3. Publications


[Berasaluce et al. 2004a] Berasaluce S.; Laurenco C.; Napoli A.; Niel G. An experiment on mining chemical reaction databases. Modelling, Computation and Optimization in Information Systems and Management Sciences, L.T. Hoai & P.D. Tao (Eds), 2004, pp. 535-542, Hermes Science Publishing, London.

Chapitres d’ouvrages - Audience nationale

[Devogele et al. 2002] Devogele T. ; Badard T. ; Libourel T. La problématique de la représentation multiple dans Généralisation et représentation multiple, Hermès (Eds), Collection Information géographique et Aménagement du territoire, ISBN 2-7462-0494-0, 2002, pp. 45-70. [Ruas and Libourel 2002] Ruas A. ; Libourel T. Introduction dans Généralisation et représentation multiple, Hermès (Eds), Collection Information géographique et Aménagement du territoire, ISBN 2-7462-0494-0, 2002.

Edition d’ouvrages - Audience Internationale

[Ardourel et al. 2003] Ardourel G. ; Astudillo H. ; Bardou D. ; Huchard M. ; Kniesel G. Proceedings of WEAR'03: Workshop on Encapsulation and Access Rights in Object-Oriented Design and Programming. Satellit of Object-Oriented Information Systems (OOIS'03), 2003. [Romanosky et al. 2003a] Romanovsky A. ; Dony C. ; Knudsen J.-L. ; Tripathi A. Proceedings of ECOOP'03: Towards Emerging Applications Areas and New Programming Paradigms. Workshop on Exception Handling in Object-Oriented Systems, 2003. [Valtchev et al. 2003a] Valtchev P. ; Astudillo H. ; Huchard M. Proceedings of MASPEGHI'03: Managing SPEcialization/Generalization Hierarchies. Workshop of Automated Software Engineering (ASE'03), 2003. ISBN 2-89522-035-2. CRIM et Université de Montréal. [Lahire et al. 2004] Lahire P. ; Arevalo G. ; Astudillo H. ; Black A.P. ; Ernst E. ; Huchard M. ; Sakkinen M. ; Valtchev P. Proceedings of MASPEGHI'04: MechAnisms for SPEcialization, Generalization and inHerItance. Workshop of European Conference on Object-Oriented Programming (ECOOP 2004), 2004. http://www.i3s.unice.fr/maspeghi2004/ [Romanosky et al. 2005] Romanovsky A. ; Dony C. ; Knudsen J.-L. ; Tripathi A. Developing Systems that Handle Exceptions. Proceedings of ECOOP'05 Workshop on Exception Handling in Object-Oriented Systems, 2005.

Edition d’ouvrages - Audience Nationale

[Dao and Huchard 2002] Dao M. ; Huchard M. Actes de LMO'02 : Langages et Modèles à Objet. RSTI - L'OBJET, 2002, Vol. 8, 1-2. [Dumolard et al. 2005] Dumolard P. ; Libourel T. ; Servigne S. Traité IGAT Information Géographique et Aménagement du Territoire. Hermès–Lavoisier 2005. [Huchard et al. 2005] Huchard M. ; Ducasse S. ; Nierstrasz O. Actes de LMO'05: Langages et Modèles à Objets. Hermès-Lavoisier, 2005, Vol. 11, RSTI Série l'Objet. [Libourel and Servigne 2005] Libourel T. ; Servigne S. Systèmes d'Information Spatio-Temporels. ISI: Ingénierie des Systèmes d'Information, 2005, Vol. 10, RSTI série ISI, 136 p.

Revues avec comité de lecture - Audience Internationale

[Ardourel and Huchard 2002a] Ardourel G. ; Huchard M. Access Graphs: Another View on Static Acces Control for a Better Understanding and Use. Journal of Object Technology , 2002, Vol. 1, n° 5, pp. 95-116.

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[Ardourel and Huchard 2004] Ardourel G. ; Huchard M. Class-Based Visibility from an MDA Perspective: From Access Graphs to Eiffel Code. Journal of Object Technology , 2004, Vol. 3, n° 4, pp. 177-195. [Barde et al. 2004a] Barde C. ; Libourel T. ; Maurel P. Ontologies et Métadonnées pour le Partage d'Information Géographique – Ontologies and Metadata for sharing use of geographical Information. European journal of GIS and Spatial Analysis - Revue Internationale de Géomatique, 2004, Vol. 14, n° 2, pp. 199-217. [Berasaluce et al. 2004b] Berasaluce S.; Laurenco C.; Napoli A.; Niel G. An experiment in knowledge discovery in chemical databases. Lecture Notes in Artificial Intelligence 2004, vol. 3202, pp. 39-51. [Gesbert et al. 2004] Gesbert N. ; Libourel T. ; Mustiere S. Apport des Spécifications pour les Modèles de Bases de Données Géographiques – Specification Contribution for Geographical Database models. European journal of GIS and Spatial Analysis - Revue Internationale de Géomatique, 2004, Vol. 14, n° 2, pp. 239-257. [Barde et al. 2005a] Barde J. ; Libourel T. ; Maurel P. A Metadata Service for Integrated Management of Knowledges Related to Coastal Areas. Multimedia Tools and Applications, 2005, Vol. 25, n° 3, pp. 419-429. [Gueguen et al. 2005] Gueguen Y. ; Garnier J. ; Robert L. ; Lefranc Mp. ; Mougenot I. ; De Lorgeril J. ; Janech M. ; Gross Ps. ; Warr Gw. ; Cuthbertson B. ; Barraco Ma. ; Bulet P. ; Aumaleas A. ; Et Al. PenBase, the Shrimp Antimicrobial Peptide Penaeidin Database: Sequence-Based Classification and Recommended Nomenclature. Developmental & Comparative Immunology, Elsevier Ltd, doi:10.1016/j.dci.2005.04.003. [Maurel et al. 2005] Maurel P. ; Libourel T. ; Barde J. Building Spatial data Infrastructures Based on Spatial Cognition: an Example for Integrated Coastal Zone Management. Environment and Planning B, 2005. [Vismara et al. 2005] Vismara P. ; Tognetti Y. ; Laurenco C. Maximum Symmetrical Split of Molecular Graphs. Application to Organic Synthesis Design. Journal of Chemical Information and Modeling, 2005, Vol. 45, n° 3, pp. 685 -695.

Revues avec comité de lecture - Audience Nationale

[Ducournau 2002a] Ducournau R. Spécialisation et sous-typage : thème et variations. Technique et Science Informatique, 21(10):1305-1342, Hermès, 2002. [Napoli et al . 2004] Napoli A. ; Carre B. ; Ducournau R. ; Euzenat J. ; Rechenmann F. Objets et Représentation, Un Couple en Devenir. RSTI - L'OBJET, 2004, Vol. 10, n° 4, pp. 61-82.

Conférences avec actes publiés et comité de lecture, hors conférences invitées - Audience Internationale

[Arevalo et al. 2002] Arevalo G. ; Black A.P. ; Crespo Y. ; Dao M. ; Ernst E. ; Grogono P. ; Huchard M. ; Sakkinen M. The Inheritance Workshop. ECOOP'02: Workshop Reader on Object-Oriented Technology, 2002, LNCS n° 2548, pp. 117-134. [Coulondre and Libourel 2002] Coulondre S. ; Libourel T. Towards a New Role Paradigm for Object-Oriented Modelling. MASPEGHI'02: 1st Workshop on Managing SPEcialization/Generalization Hierarchies - OOIS’02, 2002, LNCS, n° 2426, pp. 44-52. [Dao et al. 2002] Dao M. ; Huchard M. ; Libourel T. ; Roume C. ; Leblanc H. A New Approach of Factorization : Introducing Metrics. IEEE International Software Metrics Symposium, 2002, pp. 227-236. [Ducournau 2002b] Ducournau R. "Real World" as an Argument for Covariant Specialization in Programming and Modeling. OOIS'02: 8th Workshop on Advances in Object-Oriented Information Systems, 2002, LNCS, n° 2426, pp. 3-12.

99

[Gout et al. 2002] Gout O. ; Ardourel G. ; Huchard M. Access Graph Vizualization: A Step Towards Better Understanding of Static Access Control. Proceedings of the workshop GraBats. Electronic Notes in Theoretical Computer Science (ENTCS), 2002, Vol. 72, n° 2, pp. 3-12. [Passama et al. 2003] Passama R. ; Andreu D. ; Dony C. ; Libourel T. Control System Design using PNO Based Programmable Components. IEEE-IMACS International Multiconference on Computational Engineering in Systems Applications, CESA'03, Lille, July 9-11, 2003. [Romanosky et al. 2003b] Romanovsky A. ; Dony C. ; Knudsen J.-L. ; Tripathi A. Towards Emerging Application Areas and New Programming Paradigms. ECOOP'03 Workshop Reader, 2003, LNCS n° 3013, pp. 1-10. [Souchon et al. 2003a] Souchon F. ; Dony C. ; Urtado C. ; Vauttier S. A Proposition for Exception Handling in Multi-Agent Systems. SELMAS'03: Software Engineering for Large-Scale Multi-Agent Systems, 2003. [Souchon et al. 2003b] Souchon F. ; Urtado C. ; Vauttier S. ; Dony C. Exception Handling in Component-Based Systems: A First Study. Proceedings of ECOOP'03 Workshop on Exception Handling in Object-Oriented Systems, 2003, pp. 84-91. [Valtchev et al. 2003b] Valtchev P. ; Rouane Hacene M. ; Huchard M. ; Roume C. Extracting Formal Concepts out of Relational Data. JIM'03 : 4èmes Journées Informatiques Messines , 2003, pp. 37-48. [Bergel et al. 2004] Bergel A. ; Dony C. ; Ducasse S. Prototalk : an environment for teaching, understanding, designing and prototyping object-oriented languages. In proceedings of 12th ESUG Smalltalk International Conférence, 2004, pp. 107-130. [Campeas et al. 2004] Campeas A. ; Dony C. ; Urtado C. ; Vauttier S. Distributed Exception Handling : Ideas, Lessons and Issues with Recent Exception Handling Systems. RISE'04: International Workshop on Rapid Integration of Software Engineering techniques, 2004, pp. 75-85. [Dao et al. 2004a] Dao M. ; Huchard M. ; Rouane Hacene M. ; Roume C. ; Valtchev P. Improving Generalization Level in UML Models Iterative Cross Generalization in Practice. ICCS'04: 12h International Conference on Conceptual Structures , 2004, LNCS, LNAI n° 3127, pp. 346-360. [Gruau et al. 2004] Gruau F. ; Lhuillier Y. ; Reitz P. ; Temam O. BLOB Computing. Computing Frontiers, 2004, pp. 125-139. [Souchon et al. 2004a] Souchon F. ; Dony C. ; Urtado C. ; Vauttier S. Improving Exception Handling in Multi-Agent Systems. Advances in Software Engineering for Multi-Agent Systems, 2004, n° 2940. [Barde et al. 2005b] Barde J. ; Divol J. ; Libourel T. ; Maurel P. Système d'Information pour la Gestion Intégrée des Zones Côtières. SAGEO'05: International Conference on Spatial Analysis and GEOmatics, 2005. [Barde et al. 2005c] Barde J. ; Libourel T. ; Maurel P. ; Desconnets J.C. ; Mazouni N. ; Loubersac L. A Metadata Service for Managing Spatial Resources of Coastal Areas. CoastGIS'05: Defining and Building a Marine and Coastal Spatial Data Infrastructure, 2005. [Berry et al. 2005] Berry A. ; Huchard M. ; Mcconnell R. M. ; Sigayret A. ; Spinrad J. Efficiently Computing a Linear Extension of the Sub-Hierarchy of a Concept Lattice. ICFCA'05: International Conference on Formal Concept Analysis , 2005, LNCS, n° 3403, pp. 208-222. [Lahire et al. 2005] Lahire P. ; Arevalo G. ; Astudillo H. ; Black A.P. ; Ernst E. ; Huchard M. ; Oplustil T. ; Sakkinen M. ; Valtchev P. MASPEGHI 2004 (Mechanisms for Specialization, Generalization and Inheritance) - Synthesis of the workshop, Object-Oriented Technology: ECOOP'04 Workshop Reader , 2005, LNCS n° 3344, pp. 101-117.

100

[Privat and Ducournau 2005b] Privat J. ; Ducournau R. Link-Time Static Analysis for Efficient Separate Compilation of Object-Oriented Languages. PASTE'05: Program Analysis for Software Tools and Engineering, 2005. [Shui et al. 2005] Shui A. ; Mustafiz S ; Kienzle J. ; Dony C. Exceptional use cases. In Proceddings of Models/UML 8th International Conference on Model Driven Engineering Languages and Systems, 2005, to appear.

Conférences avec actes publiés et comité de lecture, hors conférences invitées - Audience Nationale

[Berasaluce et al. 2002] Berasaluce S. ; Laurenco C. ; Napoli A. Extraction de Connaissances à Partir de Bases de Données de Réactions en Chimie Organique. IC'02: Ingénierie des Connaissances, 2002, pp. 151-162. [Ducournau 2002c] Ducournau R. La Coloration pour l'Implémentation des Langages à Objets à Typage Statique. Actes de LMO'02 - RSTI - L'OBJET, 2002, Vol. 8, 1-2, pp. 79-98. Actes de LMO'02: Langages et Modèles à Objets, Hermès Lavoisier. [Roume 2002] Roume C. Evaluation Structurelle de la Factorisation et de la Généralisation au sein des Hiérarchies de Classes. RSTI - L'OBJET , 2002, Vol. 8, 1-2, pp. 151-166. Actes de LMO'02: Langages et Modèles à Objets, Hermès Lavoisier. [Ardourel et al. 2003] Ardourel G. ; Crescenzo P. ; Lahire P. Lamp : vers un langage de définition de mécanismes de protection pour les langages de programmation à objets. Dans LMO'2003 (Langages et Modèles à Objets), pages 151-163, Hermes Science Publications, RSTI, série L'objet : logiciels, bases de données, réseaux, volume 9, numéro 1/2003, Janvier 2003. [Desconnets et al. 2003] Desconnets J.C. ; Moyroud N. ; Libourel T. Méthodologie de Mise en Place d'Observatoires Virtuels via les Métadonnées. INFORSID'03: Informatique des Organisations et Systèmes d'Information et de Décision, 2003, pp. 253-267. [Passouant and Libourel 2003] Passouant M. ; Libourel T. Métadonnées et enquêtes : de la conception à la mise en oeuvre dans l'environnement Internet. Journées de Statistiques, Lyon, 2003, p. 5. [Fabresse et al. 2004] Fabresse L. ; Dony C. ; Huchard M. ; Pichon O. Vers des Composants Logiciels Interfaçables. ALCAA'04 : Agents Logiciels - Coopération - Apprentissage - Activités Humaines , 2004, pp. 33-48. [Laurenço et al. 2004] Laurenco C. ; Berasaluce S. ; Jauffret P. ; Napoli A. ; Niel G. Fouille de données dans les bases de données de réactions: Extraction de connaissances sur les méthodes de synthèse. Chimiométrie 2003, pp. 63-66, www.chimiometrie.org/ [Miralles et al. 2004] Miralles A. ; Libourel T. ; Maurel P. Méthodologie d'Aide à la Conception de Systèmes d'Information Géographique. ALCAA'04 : Agents Logiciels - Coopération - Apprentissage - Activités Humaines, 2004, pp. 17-32. [Passama et al. 2004a] Passama R. ; Andreu D. ; Dony C. ; Libourel T. Vers une Méthodologie Logicielle pour la Robotique d'intervention. ALCAA'04 : Agents Logiciels - Coopération - Apprentissage - Activités Humaines, 2004, pp. 1-16. [Privat and Ducournau 2004a] Privat J. ; Ducournau R. Intégration d'Optimisations Globales en Compilation Séparée des Langages à Objets. LMO'04 : Langages et Modèles à Objets, 2004, pp. 61-74 [Souchon et al. 2004b] Souchon F. ; Vauttier S. ; Urtado C. ; Dony C. Fiabilité des Applications Multi-Agents : Le Système de Gestion d'Exception SaGE. JFSMA'04: Journées Francophones sur les Systèmes Multi-Agents, 2004, pp. 121-134.

101

[Barde et al. 2005d] Barde J. ; Divol J. ; Libourel T. ; Maurel P. Interface Adaptable de Requêtes pour un Service de Métadonnées. EGC'05 : Extraction et Gestion des Connaissances, 2005. [Dao et al. 2005] Dao M. ; Huchard M. ; Rouane Hacene M. ; Roume C. ; Valtchev P. Mettez un Treillis dans votre Modèle ! Réflexions sur la Place et les Moyens de la Classification dans l'Ingénierie des Modèles. IDM'05: Premières Journées sur l'Ingénierie Dirigée par les Modèles , 2005, pp. 29-42. [Larmande et al 2005] Larmande P. ; Dubreuil-Tranchant C. ; Libourel T. ; Mougenot I. Intégration de sources de données pour la génomique végétale. Conférence OGSB, Lyon, Juillet 2005. [Miralles and Libourel 2005a] Miralles A. ; Libourel T. Cycle de Développement d'une Application Revisité par MDA – Poster IDM'05: Ingénierie Dirigée par les Modèles, 2005. [Privat and Ducournau 2005a] Privat J. ; Ducournau R. Raffinement de Classes dans les Langages à Objets Statiquement Typés. Actes LMO’05 : RSTI –-L'OBJET, 2005, Vol. 11, 1-2, pp. 17-32.

Conférences invitées dans congrès internationaux

[Laurenço 2005] Laurenco C. Knowledge Extraction from Organic Reaction Databases. Molecular Informatics and Drug Design, Sino-French workshop, Shanghai, 2 September 2002. [Jauffret and Laurenço 2005] Jauffret P. ; Laurenco C. Chemical information in organic synthesis: from data to knowledge. 3rd Conference on the Foundations of Information Science, FIS2005, 4 July 2005.

Conférences invitées dans congrès nationaux

[Libourel 2003] Libourel T. Des métadonnées : pourquoi faire ? GeoEvenement 2003 (actes CD). [Laurenço 2004] Laurenco C. Les bases de données chimiques en France. Atelier du GDR PARIS "bases de données", Université Louis Pasteur, Strasbourg, 7 avril 2004.

Autres conférences

[Ardourel and Huchard 2002b] Ardourel G. ; Huchard M. Teaching Encapsulation and Modularity in Object-Oriented Languages with Access Graphs. ECOOP'02: Workshop on Pedagogies and Tools for Learning Object Oriented Concepts , 2002. [Ardourel and Huchard 2002c] Ardourel G. ; Huchard M. Graphes d'Accès. Vers une Représentation Intuitive des Mécanismes de Protection Statique dans les Systèmes à Objets. Workshop sur la Visualisation de Données Relationnelles, 2002. [Godin et al. 2002] Godin R. ; Huchard M. ; Roume C. ; Valtchev P. Inheritance and Automation: Where Are We Now ?, Proceedings of “The inheritance workshop”, Workshop of ECOOP'02: pp. 58-64. [Huchard et al. 2002] Huchard M. ; Roume C. ; Valtchev P. When Concepts Point at Other Concepts: The Case of UML Diagram Reconstruction. Advances in Formal Concept Analysis for Knowledge Discovery in Databases, Workshop of ECAI 2002, 2002, pp. 32-43. [Mougenot 2002] Mougenot I. Development of Adaptive Interfaces. E-BioSci / ORIEL Summer Meeting, 21-24 June 2002 in Wiesloch, Germany, 2002. [Dao et al. 2003a] Dao M. ; Huchard M. ; Libourel T. ; Pons A. Extending the Notation for Specialization /Generalization. MASPEGHI'03: 2nd Workshop on Managing Specialization/Generalization Hierarchies, 2003, pp. 61-67. [Huchard and Villerd 2003] Huchard M. ; Villerd J. Evolution d'une Sous-Hiérarchie de Galois : Le Cas de l'Ajout d'Objets ou d'Attributs Formels. Actes de l'Atelier "Usage des Treillis de Galois pour de l'Intelligence Artificielle, Plate Forme AFIA'03, 2003, pp. 53-66.

102

[Privat 2003] Privat J. Implémentation de Techniques de Compilation Globale en Compilation Séparée des Langages à Objets. OCM'04: Object, Composants, Modèles - GDR Alp, 2003. [Ziane et al. 2003] Ziane M. ; Ardourel G. ; Huchard M. ; Chantit S. Formalizing the Decoupling Constraints of Design Patterns. WEAR'03: Workshop on Encapsulation and Access Rights in Object-Oriented Design and Programming, 2003, pp. 45-54. [Barde et al. 2004b] Barde J. ; Libourel T. ; Maurel P. Métadonnées et Information Spatiale. Application à la Gestion intégrée de la Zone Côtière. SDN'04: Semaine du Document Numérique, 2004. [Dao et al. 2004b] Dao M. ; Huchard M. ; Libourel T. ; Pons A. ; Villerd J. Proposals for Multiple to Single Inheritance Transformation. MASPEGHI'04: 3rd Workshop on Managing SPEcialization/Generalization Hierarchies, 2004, pp. 21-26. [Duroux et al. 2004] Duroux P. ; Mougenot I. ; Regnier L. ; Sallantin J. Adaptive Interface and BiODS Tools. Tightening the Net, 2004. http://www.e-biosci.org/inxton/2004_Annual_Workshop.htm [Fabresse 2004] Fabresse L. Programmation de Composants Interfaçables. JOCM'04: Journées du Groupe Objets, Composants et Modèles, 2004, pp. 19-25. [Miralles 2004] Miralles A. Méthodologie de Conception pour les Systèmes d'Information Géographiques. Journées Doctiss'04, 2004. [Passama et al. 2004b] Passama R. ; Andreu D. ; Dony C. ; Libourel T. Modèle de Contrôleur pour une Méthodologie de Conception Basée Composents. JJCR'04 : Journées des Jeunes Chercheurs en Robotique, Douai, 8-9 septembre 2004. [Rouane Hacène et al. 2004] Rouane Hacene M. ; Valtchev P. ; Sahraoui H. ; Huchard M. Merging Conceptual Hierarchies Using Concept Lattices. MASPEGHI'04: 3rd Workshop on MAnaging SPEcialization/Generalization HIerarchies, 2004, pp. 51-58. [Barde and Roussel 2005] Barde J. ; Roussel S. Définition et Caractérisation des Composantes de la Zone Côtière : Proposition de Typologies en Région Languedoc-Roussillon. Prospective du Littoral - Prospective pour le Littoral, 2005.

Rapports de recherche

[Ducournau 2002d] Ducournau R. Implementing Statically Typed Object-Oriented Programming Languages. RR-02, N° 7401, 2002. [Gruau and Reitz 2002] Gruau F. ; Reitz P. Graph Machine : Specification and Examples. RR-02, N° 8154, 2002. [Passama et al. 2002] Passama R. ; Andreu D. ; Raclot F. ; Libourel T. J-NetObject: Un Noyau d'Exécution de Réseaux de Petri à Objets Temporels. RR-02, N° 7547, 2002, p. 66. [Raclot et al. 2002a] Raclot F. ; Andreu D. ; Libourel T. ; Passama R. E-NetObject: Un Editeur de Réseaux de Petri à Objets. RR-02, N° 7498, 2002, p. 40. [Raclot et al. 2002b] Raclot F. ; Andreu D. ; Libourel T. ; Passama R. Manuel d'Utilisation E-NetObject : Un Editeur de Réseaux de Petri à Objets. RR-02, N° 7657, 2002. [Souchon et al. 2002] Souchon F. ; Dony C. ; Urtado C. ; Vauttier S. ; Ferber J. SaGE : Une Proposition pour la Gestion d'Exceptions dans les Systèmes Multi-Agents. RR-02, N° 7473, 2002, p. 12. [Ducournau 2003] Ducournau R. La Coloration : Une Technique pour l'Implémentation des Langages à Objets à Typage Statique. II. La Coloration de Méthodes et d'Attributs. RR-03, N° 10008, 2003. [Privat and Ducournau 2004b] Privat J. ; Ducournau R. Refining Classes in Statically Typed Object-Oriented Languages. RR-04, N° 11736, 2004, p. 20.

103

[Ahronovitz 2005] Ahronovitz Y. Un Point sur la Modélisation des Exceptions. RR-05, N° 12719, 2005, 10 p. [Ducournau 2005] Ducournau R. Perfect Hashing as an Almost Perfect Subtype Test. RR-05, N° 12575, 2005, 28 p. [Miralles and Libourel 2005b] Miralles A. ; Libourel T. Conception d'Applications SIG suivant une Méthode de Prototypage Rapide Itérative et Incrémentale. RR-05, N° 12705, 2005, 54 p. [Mougenot et al. 2005a] Mougenot I. ; Duroux P. ; Daumas F. ; Sallantin J. Requirements, Choice and Justification of Core Technologies and Concepts to be Employed for Implementation and Demonstration. RR-05, N° 12711, 2005, 15 p. [Mougenot et al. 2005b] Mougenot I. ; Ahronovitz Y. ; Libourel T. Acquisition et Capitalisation de Connaissances en Génomique Fonctionnelle via les Nanotechnologies. RR-05, N° 12714, 2005.

[Passama et al. 2005a] Passama R. ; Andreu D. ; Dony C. ; Libourel T. Component based Software Architecture of Robot Controllers RR-05, N° 12696, 2005, 12 p. [Passama et al. 2005b] Passama R. ; Andreu D. ; Dony C. ; Libourel T. CoSARC : un Langage et une Méthodologie de Conception de Contrôleur de Robots basés sur les Composants Logiciels. RR-05, N° 12327, 2005, 35 p

Rapports de contrat

[Azzouzi et al. 2003] Azzouzi A. ; Dao M. ; Huchard M. ; Libourel T. ; Pons A. ; Roume C. ; Villerd J. Transformation des Hiérarchies de Spécialisation/Généralisation, Héritage Multiple vers Héritage Simple. MACAO : Modélisation et Audit de Composants à Objets, 2003, p. 40. [Dao et al. 2003b] Dao M. ; Villerd J. ; Huchard M. ; Libourel T. ; Roume C. Opérations de Manipulation de Hiérarchies. MACAO : Modélisation et Audit de Composants à Objets, 2003, p. 65. [Roume et al. 2003] Roume C. ; Villerd J. ; Dao M. ; Huchard M. ; Libourel T. Implémentation des Règles d'Aide à la Construction. MACAO : Modélisation et Audit de Composants à Objets, 2003, p. 78.

104

Ingénierie des Données et des Connaissances (IDC)

RESPONSABLE : Z. Bellahsène


Z. Bellahsène (MCF)M. Cart (MCF)J. Ferrié (PR)

A. Laurent (MCF, depuis 2003)M. Teisseire (MCF)

2003 : F. Del Razo (début 2003, bourse du gouvernement mexicain)2004 : C. Fiot (début 2004, AMN)2005 : M. Plantevit (début 2005 , AMN), K. Saleem (début 2005, bourse du gouvernement pakistanais)

Thèses en cours :

P. Poncelet (PR), JF. Pons (MCF)

Associés :



Audience internationale Audience nationaleLivresChapitre d’ouvrages 3Edition d’ouvrages 6 Revues avec comité de lecture 6 5Conférences avec actes publiés et comité de lecture 17 12Conférences invitéesAutres conférences

Médiation de données, maintien de la cohérence dans les systèmes distribués,fouille de données

Permanents :

• Institut Teknologi Bandung, Indonésie (Dept. Informatics Engineering), accords bilatéraux (depuis 2003)• Projet STIC-ASIA (Help University College Kuala Lumpur Malaisie) (depuis juin 2005)• Projet DILS, avec l’Imperial College de Londres, co-financé par CNRS et The Royal Society (2003-2005) :

financement uniquement des frais de voyage et des séjours• Projet PAI Ulysses, avec l’Université de Dublin, co-financé par le CNRS et Irish Academy (2002-2004) :

financement uniquement des frais de voyage et des séjours


• Action Spécifique CNRS “ Mobilité - Accès aux données “, (Resp. P. Pucheral, PRiSM / INRIA, 2001- 2003)• Action Contrat Plan Etat-Région (CPER Lorraine) : Opération QSL " Mobi5 : Mobilité et Synchronisation ",

(Resp. C. Godart et P. Molli, LORIA - Univ. Nancy, 2003-2004)• Action Spécifique STIC GaFoDonnées (2002-2003)• Action Concertée Incitative Animagrid-DataGraal (2003 et 2004)• Action Specifique du CNRS sur le rôle des méta-données dans la médiation (2003)


• Contrat Equipe-Conseil avec la Société TIXEO (en incubation au CNRS-Montpellier) : "Assistance à l'adaptation des Transformées Opérationnelleset de SOCT4 au logiciel WorkSpace3D", (2003-2004)

Contrats

• Présidence de l’International XML Database Symposium (XSym2003)• Co-Présidence du comité de programme d’OOIS2002• Présidence des "18ème Journées Bases de Données Avancées" (BDA'02), Evry, 21-25 octobre 2002• Organisation de congrès : Présidence du comité d’organisation de la Conférence internationale OOIS2002, co-organisation de l’International

XML Database Symposium (XSym2003, XSym2004, XSym2005), organisation du workshop Data Integration and the Semantic Web(DIWeb2002, DIWeb2004, DISWeb2005), membres du comité d’organisation de BDA2004, membres du comité d’organisation de journées surl'Extraction et la Gestion des Connaissances (EGC 2002), session spéciale Management of voluminous and Complex data: Data Warehouses,OLAP, Data Integration, Complex Data, Data Mining (IPMU 04), ECML/PKDD, organisation du workshop Mining Spatio-Temporal Data (MSTD 05)

• Editeur de journal : numéro spécial du journal Data & Knowledge Engineering (DKE), vol 44/3, Elsevier, 2003• Membres de comités de programmes :

13th International Conference on Cooperative Information System (CoopIS2005), International Semantic Web Conference (ISWC 2004, ISWC2005), 9th International Database Engineering and Application Symposium (IDEAS 2005), Doctoral Consortium at the Conference on AdvancedInformation Systems (CAiSE’05), Doctoral Consortium at Semantic Web Conference (ISWC 2005), 6th Conference on Information Integration andWeb-based Applications & Services (iiWAS2004), IEEE Cognitive Informatics (ICCI'2003, ICCI'2004), 9th Conference internationale OOIS'2003,INFORSID 2005, journées sur l'Extraction et la Gestion des Connaissances (EGC2002, EGC2005), journées Bases de données avancées (BDA2003,BDA2004, BDA2005), pour la revue ISI (Ingénierie des Systèmes d'Information) : numéro spécial "Extraction et usages multiples de motifs dansdes grandes bases de données" 2004, 12ème rencontres francophones sur la Logique Floue et ses Applications LFA 2004, deuxième atelier sur lafouille de données complexe FD-EGC 2005, International Workshop on Database Interoperability (InterDB 2005), EDBT DATAX workshop 2004,4th International Symposium on Distributed Objects & Applications, DOA'2002, journée francophone sur les Entrepôts de Données et l’Analyseen ligne (EDA 05), Colloque sur l'Optimisation et les Systèmes d'Information (COSI 2004, COSI 2005), International Workshop on UbiquitousWeb Systems and Intelligence (UWSI 2005), Workshop on Enterprise and Networked Enterprises Interoperability FP6 IST-508-011 INTEROP NoE(ENEI’2005)

• Groupes de travail : fouille de données du GDR I3, Fouille de données complexes, Services Web

Animation

• Collaboration avec la Société Aquafadas (en incubation ) sur le projet iDive Pro : "Synchronisation de copies multiples et interrogation de don-nées vidéo distribuées", (2005)

• Collaboration avec la Société PenBASE (en incubation ) : "Conception d'un Synchroniseur générique", (2004)• Transfert de technologie régional avec la société BPSolar sur la détection de panne (2003), la société SQLI sur la classification de messages à

l’aide des motifs séquentiels (2004)• Transfert de Technologie en Région, en partenariat avec le Pôle TIIM, CNRS-Montpellier, 2004


1. Problématique scientifique et positionnement Le projet IDC regroupe des enseignants-chercheurs travaillant tous dans le domaine des bases de données et ayant des compétences complémentaires pour concevoir et modéliser des systèmes distribués à large échelle. Les problèmes de recherche traités dans ce projet demandent souvent de combiner des techniques de bases de données (comme la structuration et l'optimisation), des aspects systèmes répartis (comme le maintien de la cohérence) et des techniques d'extraction de connaissances (comme la fouille de données). Le projet regroupe des spécialistes de ces trois domaines. Pendant la période 2002-2005, nous avons plus spécifiquement étudié les problèmes suivants :

• l’intégration de données XML,

• le maintien de la cohérence des objets en environnements répartis,

• la fouille de données.

1.1 L’intégration de données XML

Notre premier thème de recherche concerne la problématique de l’intégration de données. Le besoin d’intégrer et d’analyser des grandes masses de données est présent dans de nombreux domaines d’applications comme la génomique, l’environnement, la médecine et le commerce électronique. Ces données sont, après intégration, utilisées par des systèmes d’aide à la décision, des échanges de services, etc. La possibilité d'interroger des sources de données sémantiquement liées dépend uniquement de la capacité du système à trouver des correspondances entre leurs structures (ou schéma) et/ou leur contenu. Malheureusement, dans la plupart des cas aujourd'hui cette mise en correspondance s'effectue en grande partie manuellement ou semi automatiquement. Par conséquent, les problèmes d'intégration sémantique sont devenus le goulot d'étranglement principal dans le déploiement d’infrastructures de médiation à grande échelle où le nombre de sources de données est très grand. Le problème d'intégration de données a été largement étudié dans le contexte des bases de données distribuées. Mais il s'avère plus difficile dans le contexte de grande échelle où l’hétérogénéité est beaucoup plus importante et où les données sont semi-structurées. Plusieurs méthodes de recherche de correspondances ont déjà été proposées, notre recherche vise à les améliorer pour les rendre plus efficaces, afin de lever le verrou lié au passage à l'échelle, en développant d’une part une architecture logique basée sur les annotations sémantiques des sources de données et des algorithmes efficaces pour la découverte de correspondances d’autre part. Sur ce thème, nous animons depuis 2001 le workshop international Data Integration over the web ; nous avons également organisé un numéro spécial du journal DKE sur ce même thème [Bellahsene 2003]. Sur le thème XML et les bases de données, à notre initiative et avec la collaboration de E. Rahm, (Université de Leipzig), R. Unland (University de Duisburg-Essen), M. Rys (Microsoft research, USA) et A. B. Chaudhri (IBM, London), nous avons créé le symposium international XML Database (XSym) dont les actes sont publiés dans la série LNCS de Springer Verlag. http://www.xsym.org/

1.2 Maintien de la cohérence des objets en environnements répartis

Ce thème de recherche a pour objectifs d'étudier les problèmes posés par les accès concurrents à des objets répartis et partagés, et de proposer des méthodes assurant le maintien de la cohérence de ces objets. Ces méthodes mettent en jeu des algorithmes de mise à jour qui sont adaptés à la nature des environnements considérés, à savoir : collaboratifs, transactionnels, mobiles et Pair à Pair (P2P). Nous avons plus spécifiquement étudié les environnements collaboratifs et mobiles. L'objectif d'un environnement collaboratif est de faciliter le travail de groupe (par exemple : édition d'un document par plusieurs auteurs, conception de plans) en permettant la manipulation des objets partagés par les membres du groupe et leur évolution de façon cohérente. Dans ces systèmes, les objets sont couramment répliqués dans le but d'améliorer les performances, la fiabilité et le partage, tout en favorisant l'autonomie. Dans les systèmes collaboratifs synchrones, les objets partagés sont

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en plus soumis à des contraintes de temps réel. La cohérence des copies est alors obtenue en diffusant vers les copies toute opération faite sur l'objet, et en utilisant des algorithmes qui transforment cette opération pour pouvoir l'exécuter sur l'état courant de la copie, sans avoir recours à des algorithmes de synchronisation. L'objectif d'un environnement mobile est de permettre d'exploiter la capacité d'autonomie des sites qui peuvent continuer à fonctionner sans perte du travail effectué, tout en étant déconnectés les uns des autres. Notre recherche a consisté à se placer plus particulièrement :

• dans le cadre des systèmes collaboratifs, pour y étudier l'annulation d'une opération ainsi que de nouveaux algorithmes collaboratifs ;

• dans le cadre d'environnements mobiles, pour y approfondir l'utilisation des Transformées Opérationnelles et par là faciliter les traitements en mode déconnecté.

1.3 Fouille de données

Le projet de recherche sur la fouille de données s’inscrit dans le domaine des grandes bases de données et plus particulièrement dans le domaine de l’Extraction de Connaissances. Il est dans la continuité des actions menées ces dernières années par les différents membres du projet et est au cœur des préoccupations de la communauté nationale et internationale puisqu’il concerne les différents axes suivants : fouille de données dans des bases de données complexes (e.g. données structurées, semi structurées, multidimensionnelles, qualitatives et quantitatives, textuelles etc.) et dynamiques, fouille de données approximatives et aide à la décision. En effet, étant donné la complexité et la vitesse à laquelle les données manipulées évoluent, il devient indispensable de proposer de nouvelles techniques de fouilles de données et, de manière générale, de repenser le processus d’Extraction de Connaissances. Ces techniques doivent, comme précédemment, permettre d’extraire rapidement la connaissance (comment gérer des données qui arrivent de manière continue, e.g. données de capteurs, données boursières, news, …) mais également proposer à l’utilisateur une certaine flexibilité dans les connaissances extraites. En effet, la « rigidité » des approches classiques pénalise certaines applications pour lesquelles il est primordial d’adopter une méthode approximative. Par exemple, le fait de savoir qu’un utilisateur se comporte « plutôt » ou « peu » comme tel autre groupe de consommateurs offre de nouvelles informations fondamentales pour le décideur. Celui-ci est ainsi en demande d’environnement d’aide à la prise de décision qui au travers de la représentation de la connaissance extraite et de différents critères vont lui permettre de disposer de toutes les informations nécessaires. Dans le cadre de nos travaux, les différents domaines d’application privilégiés sont le Text Mining, le Schema Mining, le Web Usage Mining et également le web sémantique.


2.1 L’intégration de données XML

Les systèmes d’intégration de données reposent principalement sur des modèles de vues qui permettent de restructurer les données afin de les intégrer dans un schéma médiateur. Dans sa thèse (soutenue le 11 décembre 2003), X. Baril a défini un modèle de vues pour intégrer des sources de données XML. Ce modèle, appelé VIMIX (VIew Model for Integration of Xml sources), permet de spécifier des opérations d’union, de jointure et de filtrage pour restructurer des sources de données XML. Le langage de définition de vues associé est fermé et permet de générer un schéma de vue sous forme de DTD. Ce dernier est utilisé pour servir de schéma médiateur pour interroger un ensemble de sources d'information exportant leurs données sous le format XML. Par ailleurs, une méthode de stockage pour matérialiser les vues VIMIX a été proposée. Cette méthode utilise un SGBD relationnel pour construire un entrepôt dont les données peuvent être maintenues incrémentalement (Baril and Bellahsene 2005). Enfin, nous avons implémenté notre modèle de vues dans le système DAWAX (DAtaWArehouse for Xml) [Baril and Bellahsene 2003a]. Pour améliorer les performances des systèmes d’intégration de données, nous avons proposé une méthode de sélection de vues à matérialiser. Trouver la solution optimale de ce problème satisfaisant

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toutes les contraintes est un problème NP-complet. Nous avons proposé et expérimenté des heuristiques permettant d'obtenir des algorithmes d'ordre polynomial [Baril and Bellahsene 2003b]. Plus récemment, nous avons réalisé des travaux sur la médiation de données qui est une technique pour l’intégration virtuelle de données dans un environnement Pair à Pair (P2P) [Bellahsene and Roantree 2004]. Ces travaux ont été réalisés dans le cadre d’une collaboration avec l’équipe Interoperable Systems Group (ISG) de Dublin City University. Nous avons proposé une architecture conceptuelle appelée XPeer permettant d’organiser les sources de données XML de manière sémantique et de fournir à l’utilisateur une vue d’interrogation construite dynamiquement et automatiquement en fonction de ses besoins et des données disponibles sur le réseau. L’originalité de cette architecture est qu’elle exploite le mécanisme de vues et le regroupement sémantiquement des sources de données pour définir automatiquement des schémas de médiation dans un contexte à large échelle. Alors que dans les travaux concurrents, les schémas médiateurs sont définis par un expert. Une mise en œuvre de notre architecture avec le système Automed est en cours, en collaboration avec l’équipe Software Engineering de l’Imperial College de Londres. Le mécanisme d’interrogation proposé dans XPeer repose sur l’intégration automatique de schémas. Ce processus consiste à produire un schéma médiateur ainsi que des règles de réécriture à partir d’un ensemble de schémas sources. Pour répondre à ce problème, nous avons proposé une heuristique, Charlie [Tranier et al. 2004], résultant de l’adaptation de techniques existantes au contexte P2P. Charlie est une méthode d’intégration générique de schéma XML (à structure arborescente) permettant de réutiliser des critères de matching classiques. Des travaux en cours portent sur la conception de nouveaux algorithmes pour améliorer le compromis entre l’efficacité en temps et la qualité des correspondances entre schémas XML, notamment en utilisant des ontologies et des corpus (DEA 2005). La spécification de XQuery (langage proposé par le W3C pour manipuler des données XML) facilite l’expression de parcours de chemin qui peuvent débuter de n'importe quel nœud de l’arbre. Il manquait une structure d'index efficace facilitant ce type de parcours tant pour des requêtes de navigation que pour les requêtes par le contenu centrées données. En collaboration avec l’équipe ISG de Dublin City University, nous avons proposé une structure d'index appelée « PreLevel » qui est fondée sur un parcours en préordre et qui utilise également la notion de niveau d’un nœud dans l’arbre [O’Connor et al. 2005]. Cette méthode permet d’étendre certains travaux utilisant le préordre pour prendre en compte des requêtes XQuery. Nous comptons poursuivre cette recherche pour réaliser la mise à jour de documents XML qui est un problème important mais insuffisamment traité.

2.2 Maintien de la cohérence des objets en environnements répartis

Notre recherche passée a mis en évidence les propriétés à satisfaire pour assurer la cohérence des copies : (i) respect de l'intention, (ii) respect de la causalité et (iii) convergence des copies. Nous avons proposé pour les satisfaire de nouveaux algorithmes de contrôle [Vidot 2002] qui utilisent les Transformées Opérationnelles. L'algorithme SOCT5 privilégie par rapport à SOCT4 le parallélisme dans la diffusion. Leur intérêt est (a) de ne pas imposer que les opérations choisies par les utilisateurs satisfassent une condition difficile à vérifier et qu’il n’est pas toujours possible d’assurer, (b) de ne pas imposer de défaire puis de refaire des opérations. Dans ce cadre, nous avons aussi assisté la société TIXEO (en incubation au CNRS Montpellier) dans l'adaptation des Transformées Opérationnelles et de notre algorithme SOCT4, à leur logiciel collaboratif Workspace 3D. D'un autre côté, nous avons approfondi l'utilisation des Transformées Opérationnelles et adapté les algorithmes de contrôle de type SOCT2 (ou GOTO) pour permettre aux utilisateurs des systèmes collaboratifs d'annuler sans restriction (en particulier en présence de concurrence), des opérations précédemment exécutées, dans la mesure où les rares propositions non restrictives faites dans la littérature pour résoudre ce problème compromettent dans certains cas la convergence des copies. Pour cela, nous avons mis en évidence deux conditions supplémentaires que toute Transformée Opérationnelle doit satisfaire pour être adaptée à l'annulation, et nous avons proposé un algorithme d'annulation général [Ferrié et al. 2004] qui repose sur la définition d'une Transformée Opérationnelle générique, spécifique à l'annulation et qui vérifie automatiquement ces conditions. Notre recherche a permis, en collaboration avec P. Molli (LORIA - Inria Nancy), de replacer ces résultats dans le cadre plus large de l'AS CNRS, menée sur la "Mobilité et l'accès aux données" (2001-2003) et à laquelle l'équipe a participé [Ben-Othman et al. 2003a], [Ben-Othman et al. 2003b].

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Dans ce cadre, nous avons pu montrer l'intérêt des Transformées Opérationnelles pour définir des méthodes permettant de réconcilier des copies d'un même objet qui ont divergé à la suite d'une déconnexion. Nous avons aussi pu dégager des pistes de recherche prometteuses [Ben-Othman et al. 2004] basées sur l'utilisation des Transformées Opérationnelles et des algorithmes collaboratifs que nous avons conçus (SOCT2 et SOCT4), à savoir : la conception et la réalisation d'un synchroniseur d'objets, la fusion d'histoires et la compression d'histoires. Ces pistes ont été poursuivies et approfondies dans tout ou partie des travaux de thèse de C. Bobineau (Versailles 2002), G. Oster (Nancy 2005) et L. Chateigner (Evry 2005) aux jurys desquelles J. Ferrié est ou a été rapporteur. Dans le cadre de l'informatique mobile, notre recherche a également consisté à concevoir, en collaboration avec la société PenBASE (en incubation à Cap Alpha) un Synchroniseur d'objets générique. Un synchroniseur est un logiciel qui permet de réconcilier deux copies d'un même objet qui ont évolué de manière indépendante, par exemple à la suite d'une déconnexion. Sur ce thème, nous avons participé à l'opération QSL "Mobi 5 : Mobilité et Synchronisation", pilotée par le LORIA-Nancy (action du Contrat de Plan Etat-Région de Lorraine, 2003-2004).


Concernant les aspects Fouille de données, nous avons poursuivi nos travaux sur la recherche de motifs séquentiels et sur la prise en compte des données semi-structurées. De plus, avec l’intégration d’Anne Laurent en 2003, nous avons initié des recherches sur les méthodes approximatives et le traitement des données multidimensionnelles. Nous avons proposé, dans le cadre de la thèse de Florent Masseglia, une approche originale et incrémentale de recherche de motifs séquentiels, une prise en compte des contraintes temporelles lors du processus de fouille ainsi qu’une architecture autorisant une extraction de connaissance en temps réel. Un nouvel algorithme, appelé ISE, a été développé pour permettre d’optimiser la recherche de connaissances en ne calculant que le minimum d’information, i.e. les informations nécessaires pour que la connaissance extraite soit représentative de la nouvelle base de données. Les évaluations ont montré qu’avec ISE, la recherche de motifs séquentiels pouvait, dans certains cas, être nettement optimisée en considérant les données d’origine comme étant décomposées en une base et son incrément. Ces travaux se poursuivent par la définition d’une nouvelle approche, nommée SPEED, permettant de chercher les motifs séquentiels dans les flots de données [Masseglia et al 2005 a], [Masseglia et al 2003 a], [Masseglia et al 2003 b], [Masseglia et al 2004 a], [Masseglia et al 2004 b], [Masseglia et al 2002 a], [Raissi et al 2005], EGC [Masseglia et al 2002 b]. Dans le cadre de la thèse de Pierre Alain Laur, nous nous sommes intéressés à la prise en charge des données semi-structurées et deux algorithmes (PSPtree) et (PSPtreegeneralise) ont été définis. Le premier correspond à un algorithme basé sur une structure préfixée qui offre la possibilité de rechercher des structures typiques en conservant la topologie des structures. Pour le second, différentes contraintes ont été relâchées notamment sur l’utilisation de niveaux. L’approche globale proposée, appelée AUSMS-Web, permet l’analyse de structures mais est également adaptée à la prise en compte du comportement des usagers du web. De plus nous avons étendu la proposition en intégrant une composante incrémentale mais cette fois-ci basée sur la notion de bordure négative et avons proposé une nouvelle méthode d’analyse de tendances des usagers originale [Laur et al 2003 a], [Laur et al 2003 b], [Laur et al 2003 c]. Ces travaux se poursuivent avec la thèse de Federico Del Razo Lopez dans le cadre de la médiation à large échelle. Nous avons défini un nouvel algorithme RSF de recherche de structure arborescente basée sur une représentation optimisée des arbres. L’objectif est d’utiliser les sous structures obtenues afin de proposer une construction automatique de schéma médiateur. Les expérimentations réalisées sont très prometteuses [Laurent et al 2005 a], [Lopez et al 2005 a] [Tranier et al. 2004], [Lopez 2005 b]. La thèse de Simon Jaillet s’intéresse au traitement de données de type textuel. Nous avons évalué des méthodes de représentation de documents à l’aide de vecteurs conceptuels et/ou statistiques ainsi que différentes méthodes de classification. L’algorithme SPAC a été également défini. Il permet une classification supervisée de grosses bases de documents à l’aide de motifs séquentiels. Cette approche est réellement efficace pour des jeux de données où les classifieurs classiques sont moins performants [Jaillet et al 2005], [Jaillet et al 2004 b], [Jaillet et al 2003 a], [Jaillet et al 2004 a], [Jaillet et al 2004 c], INFORSID [Jaillet et al 2003 b], [Chauche et al 2003].

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Dans le cadre de la thèse de Céline Fiot, nous nous intéressons également à l’intégration d’une méthode approximative lors de la recherche de motifs séquentiels. Trois algorithmes ont été proposés mini, speddy et totally fuzzy qui proposent différents niveaux d’approximation selon les souhaits de l’utilisateur final [Fiot 2005 a], [Fiot et al 2005 b]. Dans le cadre de la thèse de Marc Plantevit, nous nous préoccupons de la recherche de motifs au sein de données multidimensionnelles. Une première proposition, M2SP, a été réalisée. Il s’agit d’une généralisation des travaux existants permettant d’obtenir des motifs spécifiques ou plus généraux si l’on opte pour l’utilisation de caractères jockers [Plantevit et al 2005 a], [Plantevit et al 2005 b]. Dans le cadre d'une collaboration avec la Malaisie (HELP University College, Kuala Lumpur), nos travaux concernent la recherche efficace de blocs homogènes au sein des données multidimensionnelles pour les résumer sous forme de règles floues. Pour des raisons d'efficacité de calcul, notre méthode de construction des blocs est fondée sur des méthodes classiques de fouille de données, en particulier les règles d'association [Choong et al 2004 a] [Chong et al 2004 b].

3. Prospective Nos perspectives de recherche font apparaître deux directions distinctes bien qu’étant toujours centrées sur les bases de données, à savoir : (i) partage de données et maintien de la cohérence dans les environnements distribués et (ii) fouille de données.

3.1 Partage de données et maintien de la cohérence

Nous comptons poursuivre notre recherche dans la perspective des environnements Pair à Pair (P2P). D’une part, notre objectif est d’exploiter nos résultats précédents sur les systèmes collaboratifs répartis (Transformées Opérationnelles et algorithme SOCT4) pour proposer l’algorithme d'un Synchroniseur capable de réconcilier deux copies divergentes d'un même objet sans en privilégier aucune. Ce Synchroniseur sera particulièrement adapté à un environnement P2P dans la mesure où en permettant de réconcilier les copies deux à deux, par association de couples quelconques, il permettra finalement de réconcilier un nombre quelconque de copies. Remarquons que toutes les méthodes asynchrones connues qui permettent de synchroniser les mises à jour de multiples copies, nécessitent actuellement la présence d'une copie de référence : elles sont par là inadaptées aux environnements P2P. D’autre part, nous comptons également étendre les techniques d'intégration de données existantes pour permettre le partage de données dans un environnement à grande échelle et dynamique (Web, P2P, etc.). Plus précisément, nous nous focaliserons sur (i) la conception d’algorithmes de recherche de correspondances (ou mappings) efficaces entre sources de données afin de lever le verrou lié au passage à l'échelle, en utilisant une approche originale basée sur des structures d’index et l’exploitation d’ontologies de domaine disponibles sur le web et (ii) l’extension d’algorithmes de sélection de vues à matérialiser au contexte réparti. Ces thèmes seront développés dans le cadre du projet FORUM financé par l’ANR (ARA masse de données) en collaboration an niveau national avec les laboratoires de l’IRISA, LIRIS et LIMOS) et au niveau international avec les équipes ISG de Dublin City University et Software Engineering de l’Imperial College de Londres.


Outre la poursuite des travaux initiés dans le cadre de la fouille de données multidimensionnelles et approximatives avec un axe très fort autour des motifs séquentiels (recherche de motifs généralisés intégrant une relaxation des contraintes temporelles, prise en charge des hiérarchies lors du processus de fouille de données multidimensionnelles, recherche de sous-structures hiérarchiques fréquentes incluant des approximations…), nous proposons de réunir les chercheurs autour de la fouille de données et de l’aide à la décision dans ce contexte de données complexes au sein d’une équipe projet multi-laboratoires (LIRMM et LGI2P de l’Ecole des Mines d’Alès). Bien que partageant globalement les mêmes thématiques, les approches proposées actuellement par les deux partenaires sont différentes et complémentaires. L’objectif dans ce cadre est de mettre en commun ces compétences et de profiter d’une nouvelle synergie pour utiliser au mieux la complémentarité des différents travaux afin d’aboutir à des solutions théoriques et logicielles adaptées au contexte étudié.

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La réunion de ces forces doit également mettre en valeur les contributions individuelles au sein d’une plateforme commune dont la mise en œuvre sera rendue possible par le biais du projet. Notre souhait est un renforcement des collaborations mettant ainsi en évidence un pôle de compétence et d’excellence au niveau régional sur le thème du processus d’extraction de connaissances à partir de données complexes pouvant servir de socle à de futurs projets internationaux.

3.3 Conclusion

Les thèmes de recherche du projet IDC font partie des thèmes prioritaires du CNRS. Notre objectif est d’apporter des contributions réelles et significatives aux problèmes traités en ouvrant notre champ de collaboration à l’international. Cela est fait actuellement dans le cadre de projets bilatéraux. Nous comptons participer à des projets européens de plus grande envergure. D’ores et déjà, un projet PICS (Projet International de Coopération Scientifique du CNRS) sur le thème de « l’intégration sémantique de données XML et l’optimisation de requêtes dans les environnements à grande échelle » a été accepté. Il permettra de poursuivre nos travaux avec l’équipe ISG de Dublin City University (2006- 2008). Un projet coordonné par l'équipe a également été accepté dans le cadre du programme ARA MDMSA de l'ANR (le projet « FORUM : Un système de médiation basé sur la sémantique pour les applications à large échelle »). Nous voulons également poursuivre notre action d’animation scientifique en participant d’une part aux comités de programme mais aussi en organisant des conférences internationales. Ainsi, notre projet organisera en 2006, OTM 2006 : une féderation de trois Conférences internationales : CoopIS : Cooperative Information Systems, DOA : Distributed Objects and Applications et ODBase : Ontologies, DataBases, and Applications of SEmantics. En 2008, nous organiserons la 20ème édition de la conférence internationale CAiSE’08 (Conference on Advanced information Systems Engineering), à Montpellier. La présidence du comité de Programme est assurée par un membre de notre projet.



• Xavier Baril. Un modèle de vues pour l'intégration de sources de données XML : VIMIX. Date de début de thèse : Octobre 1999. Date de soutenance : décembre 2003. Financement : bourse MESR – ATER. Actuellement : Ingénieur R&D dans une société informatique.

• Nicolas Vidot. Convergence des Copies dans les Environnements Collaboratifs Répartis. Date de début de thèse : Octobre 1998. Date de soutenance : septembre 2002. Financement : bourse MESR – ATER (2001-2003). Actuellement : Maître de conférences à l'Université des Antilles et de Guyane (Fort de France).

• Simon Jaillet. Catégorisation Automatique de Documents Textuels : D'une Représentation Basée sur les Concepts aux Motifs Séquentiels. Date de début de thèse : Octobre 2001. Date de soutenance : Mars 2005. Financement : bourse MESR – ATER. Actuellement : Ingénieur de recherche.

• Pierre-Alain Laur. Données semi-structurées : Découverte, Maintenance et analyse de tendances. Date de début de thèse : Octobre 2000. Date de soutenance : Août 2004. Financement : bourse MESR – ATER. Actuellement : ATER Université de Martinique.

• Florent Masseglia. Algorithmes et applications pour l'extraction de motifs séquentiels dans le domaine de la fouille de données : de l'incrémental au temps réel. Date de début de thèse : janvier 1999. Date de soutenance : janvier 2002. Financement : bourse MESR. Actuellement : Chercheur - INRIA Sophia Antipolis.

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4.2 – Publications


[Laurent et al 2005a] A. Laurent, P. Poncelet, M. Teisseire. Fuzzy Data Mining for the Semantic Web: Building XML Mediator Schemas. Chapter in Fuzzy Logic and the Semantic Web – Elsevier (to appear December 2005), 19 pages. [Masseglia et al 2005 a] F. Masseglia, M. Teisseire and P. Poncelet. Sequential Pattern Mining: A Survey on Issues and Approaches. Chapter in "Encyclopedia of Data Warehousing and Mining", J. Wang (ed.), Information Science Publishing, April 2005, 10 pages. [Baril and Bellahsène 2003a] X. Baril, Z. Bellahsène. Designing and Managing an XML Warehouse. Chapitre 16, XML Data Management: Native XML and XML-Enabled Database Systems. Addison Wesley, 455-476, 2003, ISBN 0201844524.

Edition d'ouvrages

S. Bressan, S.Ceri, E. Hunt, Z. G. Ives, Z. Bellahsene, M. Rys, R. Unland. Database and XML Technologies.Third International XML Database Symposium, XSym 2005, Trondheim, Norway, August 28-29, 2005, Proceedings Springer 2005, LNCS 3671. Z. Bellahsene, T. Milo, M.Rys, D. Suciu, R. Unland. Database and XML Technologies. Second International VLDB XML Database Symposium, XSym 2004, Toronto, Canada, August 29-30, 2004, Proceedings Springer 2004, LNCS 3186 . Z. Bellahsene, A.B. Chaudhri, E. Rahm, M.Rys, R. Unland. Database and XML Technologies. First International XML Database Symposium, XSym 2003, Berlin, Germany, September 8, 2003, Proceedings, Springer 2003 LNCS2824. Z. Bellahsène, Numéro spécial Data Integration over the Web, Journal Data & Knowledge Engineering, vol 44/3, Elsevier Publisher, 2003. Z. Bellahsene, D. Patel, C. Rolland. Object-Oriented Information System, 8th International Conference, OOIS 2002, Montpellier, France, September 2-5, 2002, Proceedings. Springer LNCS 2425. M. Bruel, Z. Bellahsene. Advances in Object-Oriented Information Systems, OOIS 2002 Workshops, Montpellier, France, September 2, 2002, Proceedings. Springer LNCS 2426.

Revues - Audience internationale

[Ben-Othman et al. 2004] J.B Ben-Othman., G. Bernard G., L. Bouganim, G. Canals, S. Chabridon, B. Defude, J. Ferrié, S. Gançarski, R. Guerraoui, P. Molli, P. Pucheral, C. Roncancio, P. Serrano-Alvarado, P. Valduriez. Mobile Databases: A Selection of Open Issues and Research Directions. ACM Sigmod Record, 2004, Vol. 33, n° 2, pp. 78-83. [Bellahsène 2004] Z. Bellahsène. View Adaptation in Fragment-based Approach. IEEE Journal Transactions on Knowledge & Data Engineering, TKDE16(11): 1441-1455 (2004). [Bellahsène 2003] Z. Bellahsène. Guest Editorial Data Integration over the Web. Journal Data & Knowledge Engineering, DKE, vol 44/3, 265-266, Elsevier, 2003. [Masseglia et al 2003 a] F. Masseglia , M. Teisseire and P. Poncelet. HDM: A Client/Server/Engine Architecture for Real Time Web Usage Mining. In Knowledge and Information Systems (KAIS) Journal. Volume 5, Issue 4, pp. 439 - 465, November 2003. [Masseglia et al 2003 b] F. Masseglia , P. Poncelet and M. Teisseire. Incremental Mining of Sequential Patterns in Large Databases. In Data and Knowledge Engineering (DKE) Journal. Volume 46, Issue 1, pp. 97-121, July 2003.

113

[Bellahsène 2002] Z. Bellahsène. Schema Evolution in Data Warehouses. Journal Knowledge and Information Systems, KAIS vol 4(3), 283-304, July 2002.

Revues - Audience nationale

[Jaillet et al 2005 a] S. Jaillet, M. Teisseire et G. Dray. Adéquation des modèles de représentation aux méthodes de catégorisation. Revue Ingénierie des Systèmes d'Information (ISI), numéro spécial "Fouille de données complexes". A paraître 2005, 19 pages. [Masseglia et al 2004 a] F. Masseglia , M. Teisseire et P. Poncelet. Recherche des motifs séquentiels. Revue Ingénierie des Systèmes d'Information (ISI), numéro spécial "Extraction de motifs dans les bases de données". Décembre 2004, Vol. 9, N° 3-4, pp. 183-210. [Laur et al 2003 a] P.A. Laur, M. Teisseire and P. Poncelet. Données Semi Structurées : extraction, maintenance et analyse de tendances. Revue Ingénierie des Systèmes d'Information (ISI), numéro spécial "Bases de Données semi-structurées". Décembre 2003, Vol. 8, N° 5-6, pp. 49-78. [Ben-Othman et al. 2003a] J.B Ben-Othman., G. Bernard G., L. Bouganim, G. Canals, S. Chabridon, B. Defude, J. Ferrié, S. Gançarski, R. Guerraoui, P. Molli, P. Pucheral, C. Roncancio, P. Serrano-Alvarado, P. Valduriez. Mobilité et Bases de Données - Etat de l'Art et Perspectives (2 Parties). TSI : Technique et Science Informatiques, 2003, Vol. 22, n° 3, pp. 351-377 (1ère Partie) [Ben-Othman et al. 2003b] J.B Ben-Othman., G. Bernard G., L. Bouganim, G. Canals, S. Chabridon, B. Defude, J. Ferrié, S. Gançarski, R. Guerraoui, P. Molli, P. Pucheral, C. Roncancio, P. Serrano-Alvarado, P. Valduriez. Mobilité et Bases de Données - Etat de l'Art et Perspectives. TSI : Technique et Science Informatiques, 2003, Vol. 22, n° 4, pp. 497-518 (2ème Partie).


[O'Connor et al. 2005] M. O'Connor, Z. Bellahsene, M. Roantree. An Extended Preorder Index for Optimising XPath Expressions. XML Database Symposium, Springer Verlag, Trondheim, Norway, 2005, LNCS 3671, pp. 114- 128. [Ferrié et al. 2004] J. Ferrié, Vidot N., M. Cart. Concurrent Undo Operations in Collaborative Environments using Operational Transformation. CoopIS'04: 12th International Conference on Cooperative Informations Systems, October 2004, Agia Napa (Cyprus), LNCS n° 3290, pp. 155-173. [Tranier et al. 2004] J.Tranier, R. Baraër, Z. Bellahsene, M. Teisseire. Where's Charlie: Family-Based Heuristics for Peer-to-Peer Schema Integration. Database Engineering and Application Symposium, IEEE Publisher, Coimbra, Portugal, IDEAS 2004 : 227-235. [Bellahsène and Roantree 2004] Z. Bellahsène, M. Roantree. Querying Distributed Data in a Super-peer based Architecture. 15th International Conference on Database and Expert Systems Applications, DEXA 2004, Zaragoza, Spain, 2004, pp. 296-305. [Masseglia et al 2005] F. Masseglia P. Poncelet, M. Teisseire, A.Marascu. Web Usage Mining: Extracting Unexpected Periods from Web Logs. Proceedings of the workshop on Temporal Data Mining: Algorithms, Theory and Applications TDM 2005, in conjunction with The Fifth IEEE International Conference on Data Mining (ICDM 2005), November 27 - 30, 2005, Houston, Texas. [Plantevit et al 2005 a] M. Plantevit, Y.W. Choong, A. Laurent, D. Laurent, M. Teisseire. M2SP: Mining Sequential Patterns Among Several Dimensions. In the proceedings of PKDD'05: Principles and Practice of Knowledge Discovery in Databases, Porto, Portugal, October 2005, LNCS n° 3721, Springer Verlag, pp. 205–216. [Lopez et al 2005 a] F. Del Razo Lopez, A. Laurent, P. Poncelet, M. Teisseire. RSF - A New Tree Mining Approach with an Efficient Data Structure. In the proceedings of EUSFLAT'05: European Society for Fuzzy Logic and Technologie, 2005, September, Barcelona, Spain, pp. 1088-1093. [Jaillet et al 2004 a] S. Jaillet, A. Laurent, M. Teisseire, J. Chauché. Order and Mess in text categorization: Why using sequential patterns to classify. In the proceedings of Third Workshop on

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Mining Temporal and Sequential Data (TDM'2004), in conjunction with The Tenth ACM SIGKDD International Conference on Knowledge Discovery and Data Mining (KDD-2004), August 22, 2004, Seattle, WA, pp. 121-128. [Choong et al 2004 a] Y.W. Choong, P. Maussion, A. Laurent, D. Laurent. Summarizing Multidimensional Databases Using Fuzzy Rules. in Proc. 10th International Conference on Information Processing and Management of Uncertainty in Knowledge-Based Systems (IPMU'04). Peugia. Italy. 2004, pp 99-106. [Jaillet et al 2004 b] S. Jaillet, M. Teisseire, G. Dray and M. Plantié. Comparing Concept-based and Statistical Representations for Textual Categorization. In the proceedings of the Information Processing and Management of Uncertainty in Knowledge-Based Systems (IPMU 2004) , July 4-9 2004, Perugia, Italy, pp. 91-98. [Masseglia et al 2004 b] F. Masseglia, P. Poncelet and M. Teisseire. Pre-Processing Time Constraints for Efficiently Mining Generalized Sequential Patterns. In the proceedings of the 11th International Symposium on Temporal Representation and Reasoning (TIME’04), IEEE , Tatihou Island, Normandi, France, 1-3 July 2004, pp. 87-95. [Chauche et al 2003] J. Chauche, V. Prince, S. Jaillet, M. Teisseire. Classification Automatique de Textes à partir de leur Analyse Syntaxico-Sémantique. TALN'03 : 10ème Conférence Internationale sur le Traitement Automatique du Langage Naturel , Juin 2003, pp. 55-65 [Laur et al 2003 b] P.A. Laur, M. Teisseire and P. Poncelet. Web Usage Mining: Extraction, Maintenance and Behaviour Trends. Proceedings of the 1st Indian International Conference on Artificial Intelligence (IICAI'03), Hyderabad, India, December 2003. [Laur et al 2003 c] P.A. Laur, M. Teisseire and P. Poncelet. AUSMS: An Environment for Frequent Sub-Substructures Extraction in a Semi-Structured Object Collection. Proceedings of the 14th International Conference on Database and Expert Systems Applications (DEXA'03), LNCS 2736, pp. 38-45, Prague, Czech Republic, September 03. [Jaillet et al 2003 a] S. Jaillet, M. Teisseire, J. Chauche and V. Prince. Classification of Documents by Content. Proceedings of the 2nd IEEE International Conference on Cognitive Informatics (ICCI 2003), August 2003, London, UK, pp. 214-222. [Masseglia et al 2002 a] F. Masseglia, M. Teisseire and P. Poncelet. Real Time Web Usage Mining with a Distributed Navigation Analysis. In 12th International Workshop on Research Issues on Data Engineering (RIDE'02), February 2002, San Jose, USA. [Baril and Bellahsène 2003b] X. Baril, Z. Bellahsène. Selection of materialized views: a cost based approach. International Conference on Advanced Information System Engineering, CAiSE'03, Lectures Notes in Computer Science Springer Verlag, Velden, Austria, 2003.


[Baril and Bellahsene 2005] X. Baril Z. Bellahsène. Maintenance de vues XML stockées dans un SGBD relationnel. INFORSID 2005 : pp.437-454. [Raissi et al 2005] C. Raissi, P. Poncelet et M.Teisseire. Need for SPEED: Mining Sequential Pattens in Data Streams. Actes des 21ièmes Journées Bases de Données Avancées (BDA 2005), Saint Malo, France, October 2005. [Plantevit et al 2005 b] M. Plantevit, Y.W. Choong, A. Laurent, D. Laurent et M. Teisseire. Motifs séquentiels multidimensionnels étoilés. Actes des 21ièmes Journées Bases de Données Avancées (BDA 2005), Saint Malo, France, October 2005. [Fiot et al 2005] C. Fiot, A. Laurent, M. Teisseire. Motifs Séquentiels Flous : un peu, beaucoup, passionnément. Actes des Journées Extraction et gestion des connaissances (EGC'05) Paris, Janvier 2005.

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[Lopez et al 2005 b] F. Del Razo Lopez, A. Laurent, M. Teisseire. Représentation Efficace des Arborescences pour la Recherche des Sous - Structures Fréquentes. Actes de l’Atelier Fouille de Données Complexes, EGC'05 : Extraction et Gestion des Connaissances, Paris Janvier 2005, pp. 113-120. [Fiot et al 2004] C. Fiot, G. Dray, A. Laurent, M. Teisseire. A la Recherche des Motifs Séquentiels Flous. LFA'04 : Rencontres Francophones sur la Logique Floue et ses Applications, Novembre 2004, Nantes, pp. 131-138. [Choong et al 2004 b] Y.W. Choong, A. Laurent, D. Laurent, P. Maussion. Résumés de cubes de données multidimension-nelles à l'aide de règles floues. Actes de la conférence EGC, in Revue des Nouvelles Technologies de l'Information, volume I, Cepaduès Editions, pp 95-106, Janvier 2004. [Jaillet et al 2004 b] S. Jaillet, M. Teisseire, A. Laurent, J. Chauché. Ordre et désordre dans la catégorisation de textes. 20ièmes journées Bases de Données Avancées (BDA'2004), Octobre 2004, Montpellier, pp. 555-573. [Jaillet et al 2003 b] S. Jaillet, M. Teisseire, J. Chauche, V. Prince. Classification Automatique de Documents. INFORSID'03: Informatique des Organisations et Systèmes d'Information et de Décision, Juin 2003, pp. 87-102 [Masseglia et al 2002 b] F. Masseglia, M. Teisseire and P. Poncelet. Web Usage Mining Intersites : Analyse du Comportement des Utilisateurs à Impact Immédiat. Actes des 2ièmes Journées Extraction et Gestion des Connaissances (EGC'02), Montpellier, France, Janvier 2002. [Bétourné et al 2004] C. Bétourné, J. Ferrié, C. Kaiser, S. Krakowiak, J. Mossière. ESOPE : Une étape de la Recherche Française en Systèmes d'Exploitation (1968-1972). 7ème Colloque sur l'Histoire de l'Informatique et des Télécommunications, ESAT Rennes, novembre 2004, 20 pages, (ISBN-2-72611-1281-1). [Baril and Bellahsene 2003] X. Baril et Z. Bellahsène. Selection of materialized views: a cost based approach. Journées nationales Bases de Données Avancées, BDA'2003, Lyon, 2003.

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Interaction Homme-Machineet Hypermédias (IHMH)

RESPONSABLE : M. Nanard


H. Betaille (MCF)J.-Y. Delort (MCF, 09/2004)J. Nanard (PR)

M. Nanard (PR)R. Terrat (MCF)


Thèses 1HDRBrevets

Audience internationale Audience nationaleLivresChapitre d’ouvrages 1 3Edition d’ouvrages 1 Revues avec comité de lecture 2Conférences avec actes publiés et comité de lecture 12 4Conférences invitées 1Autres conférences 3

Interaction homme-machine, hypermédias, multimédias, documents, recherche d’information, adaptation, musique

Permanents :

J. Thièvre (CIFRE, début janv. 2003, co-encadrement)

Thèses en cours :

P. King (T, U. Manitoba), G. Rossi (P. U. La Plata)

Visiteurs :

• Engelbart Award : prix du meilleur papier à Conf. ACM Hypertext’03 pour J. Nanard, M. Nanard, P. King,« A hypermedia-based model for integrating open services and metadata », Int. Conf. ACM Hypertext’2003, ACMPress, 2003

• Plate-forme OPALES ( projet RIAM avec INA, pour l’indexation sémantique de ressources audiovisuelles)• Système EadGen (plate forme de Génération de cours sur le web pour l’enseignement à distance)

Faits marquants

• Projet OPALES avec : Equipe RCR LIRMM, INA (Institut National de l’Audiovisuel), MSH (Maison des Sciences del’Homme, Paris)

• Projet SAPHIR avec : Equipe RCR LIRMM, INA (Institut National de l’Audiovisuel), MSH (Maison des Sciences del’Homme, Paris)

• Projet e-Mimetics, action COLOR avec INRIA-Sophia Antipolis, INRIA-Rocquencourt, laboratoire LePont-Toulon• Projet avec l'IRCAM, R.Terrat, Janvier à Juillet 2004, invité dans l'équipe de G.Assayag


GDR• Membre du comité directeur du RTP 16 (Ingéniérie de l’interaction homme-Machine)

Comité de programme, comité de rédaction• co-Présidence du comité de programme d’IHM’2004 (Conf. francophone Ingénierie de l’Interaction Homme-Machine), Namur 2004• Comité de programme ACM Hypertext’2005, Salzbourg• Comité de programme ACM/IEEE WWW2006 (World Wide Web), Edinbourg• Comité de programme ACM DocIng 04, 05 (Document Engineering)• Comité de rédaction de la revue RIHM (Revue pour l’Interaction Homme-Machine)• Comité de programme IADL 04,05 (International Asian Conference on Digital Libraries)• Comité de programme ECDL 02 (European Conference on Digital Libraries)• Comité de programme AH 2002 (International Conference on Adaptive Hypermedia)• Comité de rédaction NRHM (New review of Hypermedia and Multimedia)• Comité de rédaction des Techniques de l’Ingénieur, série “Documents numériques - Gestion de contenu”• Comité de programme IEEE/WIC/ACM International Conference on Web Intelligence (WI-2005)

Organisation de congrès• CMMR’2003 (Computer Music Modeling and Retrieval), Montpellier mai 2003

Animation

• CS (Computer Systems) dans le cadre du projet OPALES, co-développement de la plateforme OPALES

Partenaires industriel

• Projet OPALES (contrat RIAM)

Contrats

1. Problématique scientifique et positionnement Le thème général abordé par l’équipe IHMH concerne des différents aspects de l’amélioration de l’efficacité de l’interaction de l’humain avec des grands ensembles d’information, en particulier les hypermédias. La valorisation des grands ensembles de documents multimédias actuellement disponibles (ex : Bibliothèques digitales : archives patrimoniales nationales INA, BnF, musique en ligne et archives musicales ; web sous ses différents aspects, y compris blogs) représente un enjeu très important pour la décennie à venir. Une des facettes de ce problème concerne la production automatisée de documents, en particulier multimédias, à partir de sources. Ce problème, lui-même, constitue un cas particulier de celui de l’adaptation de documents. De façon générale, il s’agit d’une démarche de dé-contextualisation et de re-contextualisation, c’est-à-dire de détachement d’une information de son contexte initial en identifiant ses dépendances à celui-ci, et de réutilisation de cette information dans un contexte différent, en rétablissant les dépendances souhaitables pour lui donner sens dans un nouveau contexte. Il s’agit donc d’extraire et de re-organiser de façon pertinente sur les plans sémantique, argumentatif, narratif et rhétorique, des éléments appartenant à d’autres documents, puis de produire un document cible adapté à un contexte de lecture (usager, situation, support,…) et respectant des règles générales d’ergonomie. Les travaux réalisés couvrent divers aspects de ce domaine. Ils vont de l’analyse de propriétés contextuelles de données multimédias (projet e-mimetic), [Terrat 2006], [Terrat 2004a], [Terrat 2004b], [Terrat 2003], aux techniques informatiques nécessaires à la synthèse de documents [Nanard et Nanard 2002a], [Nanard 2002a], [Nanard 2004], [Nanard et Nanard 2005], [Nanard et al. 2005]. De façon générale, nous unifions la notion de document (ensemble d’informations intentionnellement organisée pour une interaction avec l’humain). De ce fait, l’intégration de services [Nanard et al. 2003b], [King et al. 2003], [Payet 2003] est un cas particulier de la synthèse de documents. Avec le recrutement de Jean-Yves Delort en octobre 2004, de nouveaux aspects ont été abordés. Ils vont de l’élaboration automatique de résumés de parties de sites web à l’aide à la navigation [Delort 2004a], [Delort 2004b], [Delort 2005a], [Delort 2005b], [Delort 2005c], [Delort 2005d]. Enfin, nous maintenons une vue synthétique du domaine, en particulier en le situant dans le cadre général de l’adaptation, par rédaction de chapitres d’ouvrages [Horchani et al 2004], [Calabretto et al. 2005]. Le champ applicatif de nos travaux pour les deux ans à venir est la production automatisée de documents multimédias à partir de spécifications génériques, par exemple des «séries» de «dossiers thématiques», travail abordé en collaboration avec l’INA et la MSH [Nanard et Nanard 2004], [Nanard et Nanard 2005], [Nanard et al. 2005].


2.1 Thématique « Extraction et formalisation de propriétés de données multimédias »

2.1.1 Informatique musicale

Richard Terrat

A la différence des approches par signatures, qui s’intéressent au signal acoustique, notre approche vise à caractériser des morceaux de musique à partir de leurs propriétés structurelles [Terrat 2003]. Il s’agit de formaliser les propriétés des séquences harmoniques responsables de l’appartenance d’un morceau à un genre musical donnée. La musique est abordée comme un langage contexte dépendant. Un formalisme basé sur les pré-groupes [Terrat 2004a], [Terrat 2004b], [Terrat 2006] est utilisé pour reconnaître si un enchaînement donné de séquences harmoniques appartient à un langage donné, par exemple pour reconnaître si une séquence serait considérée par un humain comme un «blues ». Ceci rend possible la reconnaissance d’improvisations. Nous avons initié une

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série de conférences internationales sur le domaine de la modélisation et de la recherche d’information musicale : CMMR 03 à Montpellier. Les suivantes ont eu lieu au Danemark (04) et à Marseille (05). Actes publiés en LNCS chez Springer.

2.1.2 Prise en compte des relations entre forme et critères visuels (travail de toute l’équipe)

Projet « e-Mimetic » (Action COLOR, en partenariat avec l’INRIA Sophia et Roquencourt et le laboratoire LePont Toulon). Thème : Prendre en compte des critères relatifs à l’aspect visuel des sites (perception initiale de l’aspect et de la structure visuelle de sites par un usager) pour améliorer l’efficacité de moteurs de recherche. L’interaction avec les moteurs de recherche se fait le plus souvent par mots clefs. De ce fait, des documents de formes très différentes peuvent être retournés par une requête. En élaborant une classification des pages en fonction de leurs propriétés visuelles, on peut compléter la requête en caractérisant la forme attendue des réponses. Par exemple, en recherchant « pentium » mais en spécifiant qu’on attend des documents ayant une forme d’article scientifique, on élimine d’emblée les très nombreuses réponses de sites commerciaux. Ici, le travail a consisté à élaborer un ensemble d’attributs relatifs à la perception visuelle des propriétés visuelles des sites et de leur structure, en vue d’utiliser ces attributs pour faire émerger une classification automatique des grandes familles d’aspects de sites. Un outil d’analyse automatique d’évaluation des critères visuels, couplé à un aspirateur de sites, a été réalisé. Ce travail est classé confidentiel par l’INRIA, vu ses enjeux économiques. Un dépôt de brevet est en cours par l’INRIA.

2.2 Thématique « Intégration de services »

2.2.1. Thèse de Denis Payet (L’enrichissement de message comme support pour la composition logicielle)

Il s’agit d’un cadre général pour la coopération dynamique de services basée sur les propriétés contextuelles des données et des services. Dans ce travail, nous avons étudié un mécanisme de coopération entre services dirigée par les propriétés contextuelles des données. L’attachement et l’enrichissement progressifs de méta-données contextualisant une information modifient son « attractivité » et assurent sa prise en charge par les services sensibles à cette attractivité. Le mécanisme est symétrique et homogène, les caractéristiques contextuelles des services étant gérées de la même façon [Payet 2003].

2.2.2 Projet Opales

OPALES (Outils pour des Portails AudiovisueLs Éducatifs et Scientifiques) : Projet RIAM avec l’INA, La MSH, La cite des Sciences, … Thème : indexation, annotation et recherche d’information dans une bibliothèque numérique (principalement INA et MSH). OPALES est un système technique permettant à une communauté éducative ou scientifique de se fédérer autour d’une base de contenus et de pratiques. Il s’agit d’une plate-forme dédiée à l’intégration de services d’exploration, d’annotation, d’indexation, de recherche d’information multimédia, de re-utilisation de celle-ci, etc. [King et al. 2004], [Isaac et al. 2004]. Une approche originale pour unifier données, métadonnées et services au moyen d’une structure hypermédia a été mise au point. Tout élément est caractérisé par son contexte constitué récursivement à partir des relations qu’il a avec d’autres éléments (matérialisé ici par un réseau hypertextuel). Un service déclare les propriétés des contextes qui le concernent, et assure ainsi la prise en charge des éléments dont le contexte devient compatible avec ceux qu’il attend [Nanard et al. 2003b] (Prix ACM : Douglas Engelbart Award). Les travaux issus du projet OPALES doivent se prolonger dans le projet SAPHIR avec l’INA.

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2.3 Thématique « Conception et spécification de documents multimédias »

2.3.1 Spécification des documents multimédias, patterns et réutilisation

Ces travaux réalisés en collaboration avec l’Université du Manitoba, Canada, ont conduit à la conception du formalisme MCF (Media Construction Formalism) pour la spécification des documents hypermédias et multimédias. MCF permet de capturer des constructions qui émergent pendant la conception, et qui peuvent être manipulées par le concepteur multimédia et exécutées par la machine à différents niveaux de granularité. MCF utilise la métaphore de rôles, interpréteurs et acteurs pour construire des scénarios multimédias génériques, et embarque un modèle temporel réactif puissant. D’un point de vue méthodologique, nous avons montré qu’il véhicule des principes d’abstraction, de modularité, d’encapsulation et de réutilisation qui facilitent la spécification formelle dès les premières étapes de l’ingénierie de document multimédia [King et al. 2002]. Ces travaux ont été accompagnés par la participation de J. Nanard à l’action spécifique « Temps et Documents » du RTP Documents et ont conduit à la rédaction d’articles de synthèse [Nanard 2004], [Calabretto et al. 2005]. Faisant suite aux travaux de l’équipe sur le processus de conception d’hypermédias et multimédias et les environnements de développement associés et la réutilisation, une synthèse sur l’opérationalisation des patterns hypermédias a été faite [Nanard 2002].

2.3.2 Projet SAPHIR

SAPHIR (Système d'Assistance à la Publication Hypermédia par spécification Intentionnelle et modélisation Rhétorique) : projet RIAM en collaboration avec l’INA, la MSH, NETIA et le projet RCR du LIRMM. Thème : production automatisée de documents multimédias. L’objectif de l’équipe dans ce projet est de mettre au point la technique de « spécification constructive par intention » c’est-à-dire la spécification exécutable de séries génériques de documents qui a été étudiée en 2004-2005 par notre équipe [Nanard et Nanard 2004], [Nanard et Nanard 2005]. Par opposition aux approches de type « documents dynamiques » (qui consistent plutôt en un simple remplissage de documents à partir de bases de données), ici il s’agit d’une caractérisation déclarative de propriétés que doivent vérifier les documents cibles. L’auteur exprime de façon générique son intention de communiquer (rôle des éléments, structure narrative, argumentative, rhétorique). Cette spécification exécutable peut être instanciée sur des matières premières informationnelles quelconques, en fournissant alors les règles d’association entre données et rôles. L’intérêt d’une telle approche est son caractère générique. Elle vise à spécifier de façon générique des « séries », c’est-à-dire des documents ayant des similitudes structurelles (« genre », « thèse »,…), indépendamment de tout contenu. Par exemple, un dossier thématique sur une catastrophe naturelle peut être spécifié de la sorte, indépendamment de l’existence de la catastrophe qui sera décrite. Ce projet est réalisé en partenariat avec l’équipe RCR (Graphes conceptuels) du LIRMM qui travaillent sur les aspects indexation des données, représentation de connaissances, et raisonnements mis en jeu dans cette approche. La collaboration avec la MSH concerne la modélisation des structures narratives et rhétorique, et vise à fournir le champ expérimental et à assurer la validation de l’approche.

2.3.3 Aide à la navigation et résumés sur le Web.

Jean-Yves Delort

Comme dans les autres travaux de l’équipe, la prise en compte du contexte dans lequel apparaît une information est le point clé de l’approche tant pour l’aide à la navigation et l’expansion de requêtes [Delort 2004a], [Delort 2004b], [Delort 2005a], [Delort 2005b], [Delort 2005c] que pour la construction de résumés. Plutôt que de résumer des documents à partir d'eux-mêmes, c'est l'ensemble des contenus des documents pointant vers eux qui est utilisé. En particulier, cette approche permet de résumer des documents ne contenant aucune donnée textuelle. Pour la génération de documents à partir du contexte, trois grandes étapes ont été dégagées. La première étape est la contextualisation, qui consiste à construire une base d'informations (le contexte) reliées au document cible à résumer. La seconde étape est la partialité : certains éléments du contexte ne parlent que de certains aspects présents dans la cible, il faut donc pouvoir les choisir de manière à couvrir le sujet de la cible. Enfin, la

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dernière étape est la topicalité qui consiste à identifier les phrases possédant le plus d'informations sur la cible. En effet, les liens hypertextuels peuvent avoir été posés pour plusieurs raisons différentes et, dans le cas du résumé, seuls certains liens nous intéressent. Le résumé de documents à partir du contexte est une vaste problématique pour notre équipe qui s'intéresse à d'autres types d'applications, notamment dans la blogsphère et avec les newsgroups.

2.3.4 Environnements de production

Eadgen : Outil de génération automatique de sites web pour l’enseignement à distance. L’originalité est de proposer non pas un langage auteur prédéfini, mais le moyen d’engendrer librement des langages-auteur ouverts, spécifiables, -donc adaptés à une classe d’usagers, non spécialistes- ainsi que les règles de traduction de ceux-ci vers un langage pivot XML, à partir duquel les techniques de transformation XSL permettent d’engendrer les différentes formes finales [Nanard et Nanard 2004]. Sans constituer en tant que tel un thème de recherche, ce travail constitue plutôt une mise en application du savoir faire de l’équipe. Eadgen a été développé et utilisé pour le service FOAD du CNAM, et est accessible en logiciel libre.

3. Prospective : de la génération vers l’adaptation L’aide à la valorisation des grands ensembles de documents multimédias (dont les documents musicaux) est un thème dont l’importance ira croissante, tant du côté des bibliothèques numériques que du web. La production de documents ne peut plus ignorer les problèmes relatifs à l’adaptation, pour les mettre à la disposition d’un nombre croissant d’usagers (accessibilité), les adapter à des situations d’emploi, des dispositifs (plasticité), etc. Nous cherchons à unifier ces deux problématiques. Les résultats déjà acquis nous confirment l’importance de la prise en compte du contexte et du besoin de pouvoir formaliser et spécifier son usage pour catégoriser ou produire des documents. En conséquence, nous souhaitons renforcer notre activité dans trois directions voisines :

• La spécification de documents à un niveau générique, prenant en compte de façon encore plus précise les structures narratives et rhétoriques, et les contraintes d’externalisation du document, ceci dans le prolongement des travaux entrepris pour SAPHIR, qui vont constituer une part importante de notre activité au moins au début de la prochaine période. La modélisation et la catégorisation de documents musicaux vues comme des transformations de structures relèvent de cet axe. D’autres techniques que l’utilisation des prégroupes sont envisagées.

• La prise en compte de la spécificité du web par rapport aux bibliothèques numériques. En effet, si les techniques d’indexation et de contextualisation ne sont pas directement transposables, des principes similaires peuvent servir de base à de nouvelles approches. En particulier nous visons, non seulement la production de résumés, mais de façon plus générale la production automatisée de documents spécifiés de façon déclarative et générique.

• L’ensemble de ces deux thèmes est en fait le pré-requis pour aborder de façon efficace le problème majeur de l’adaptation de documents à un contexte d’utilisation. Bien au-delà des solutions directes telles que la préparation de variantes de documents explicitement pré-adaptés à des classes d’usagers, à des bandes passantes ou à des dispositifs de restitution, nous affirmons que l’adaptation ne peut être réalisée efficacement et de façon générale que par production directe du document cible dans son contexte d’utilisation, en respectant l’intention de communication de l’auteur. De ce fait, l’expression générique de cette intention constitue le verrou technologique majeur. L’adaptation d’un document doit être vue comme résultant de l’instanciation d’une spécification générique (intention de l’auteur) sur un ensemble de données (contenu du document) et dans un contexte particulier (forme, situation de lecture, etc.…).

Le thème général de l’adaptation, vu sous cette forme, constitue la direction principale de nos travaux pour la période à venir.

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• [Payet 2003] Payet Denis. L’enrichissement de messages comme support pour la composition logicielle. 4 ans, allocation + ATER, soutenance 2003, Ingénieur.

4.2. Publications


[King et al. 2004] King, P., Nanard, M., Nanard, J., Rossi, G. A structural computing model for dynamic service-based systems, LNCS 3002. Springer 2004, ISBN 3-540-22010-0.


[Calabretto et al. 2005] Calabretto S., Lallich-Boidin G., Nanard J., Prié Y., Sèdes F. Les temps du document numérique, in Documents, ouvrage collectif du RTP Documents, J.M.Salaun (éd.), 2005. [Horchani et al. 2004] Horchani M., Nanard J., Nanard M. Les hypermédias comme paradigme d’interfaces adaptatives, in Les hypermédias, I. Saleh (éd), Hermès 2004, 119-146. [Nanard & Nanard 2002b] Nanard M., Nanard J., Interfaces graphiques : Fondements cognitifs, Interfaces graphiques de type WIMP, Architecture, in Techniques de l’Ingénieur. H7 215, H7 216, H7 217, H7 218, 40 p (2002).


[Nanard et al. 2003a] Nanard M., Nanard J., Betaille H., Terrat R., Actes Conf Int. CMMR, LNCS 2771, Springer. 250 pages.


[Terrat 2006] Terrat R. Pregroup Grammars for Chords, Journal of New Music Research, special issue on 'Sound and Music Computing', Taylor & Francis, à paraître 2006.


[Nanard 2004] Nanard J. Formalismes de manipulation du temps par l’auteur dans les documents multimédias. Le document numérique, 2004, Vol. 8, n°4, p. 23-39. [Nanard 2002a] Nanard J. Les patrons dans la conception et la réalisation d’hypermédias : Vers une opérationalisation. RIHM (Revue d’Interaction Homme-Machine), Vol. 3, n°1, 2002, p. 41-77.


[Delort 2005a] Delort J.-Y. A User-Centered Approach for Evaluating Query Expansion Methods, In Proceedings of the IEEE/WIC/ACM International Conference on Web Intelligence (WI'05), 2005. [Delort 2005b] Delort J.-Y. Adaptive User Modeling for Query Expansion, In Proceedings of the International Conference on Internet Technologies (ITA'05), 2005. [Delort 2005c] Delort J.-Y. A content-based approach for detecting Users' Shift of Interests, In Proceedings of the International Conference on Internet Technologies (ITA'05), 2005. [Delort 2005d] Delort J.-Y. CONQUERIES: An Agent that Supports Query Expansion, In Proceedings of the Fifth International Conference on Web Engineering (ICWE2005), 2005. [Delort 2004a] Delort J.-Y. Seeking for Clues About The Users' Information Needs in Their Navigation, In Proceedings of IADIS International WWW/Internet Conference, Madrid, Spain, 6-9 October 2004, pages 390-396. 2004.

123

[Delort 2004b] Delort J.-Y. Seeking for Clues About The Users' Information Needs in Their Navigation, In ACM Symposium on Applied Computing (SAC'04). Web Applications Track. 2004. [King et al. 2003] King, P, Nanard M., Nanard J., Rossi G. A structural computing model for dynamic service-based systems, Metainformatics, International Symposium, MIS 2003, Graz, Austria, September 17-20, 2003, in Lecture Notes in Computer Science 3002 Springer 2004, David L. Hicks (Ed.), ISBN 3-540-22010-0, LNCS 2994, 100-118. [King et al. 2002] King P., Nanard J., Nanard M. Multimedia Document Engineering in MCF. DocIng’02 ACM Symposium on Document Engineering, ACM Press, 2002, 14-25. [Nanard et al. 2003b] Nanard J., Nanard M., King P. IUHM: A hypermedia-based model for integrating open services and metadata, Int. Conf. ACM Hypertext’2003, ACM Press, 2003, 128-137 (ACM Engelbart Award, best paper). [Nanard et al. 2005] Nanard M., Nanard J., Betaille H. Beyond logical structure…, MIS05 Metainformatics Symposium 2005, Esbjerg, Denmark - 08-11 November 2005, à paraître dans LNCS. [Terrat 2004a] Terrat R. Pregroup Grammars for Chords, ISMIR'04: 5th International Conference on Music Information Retrieval, 2004. [Terrat 2004b] Terrat R. A Pregroup Grammar for Chord Sequences, SMC'04, 2004.


[Isaac et al. 2004] Isaac A., Nanard M., Nanard J., Genest D. Opales, MDAV04 (Semaine du document numérique), La Rochelle, 2004. [Nanard et al. 2006] Nanard M., Nanard J., Delort J.-Y. Enigmes et traces : Le rôle de la dé-contextualisation et de la re-contextualisation, dans le processus d’écriture lecture, Journées de Rochebrune sur les systèmes complexes naturels et artificiels. à paraître Janv. 2006. [Nanard et Nanard 2005] Nanard M., Nanard J. Saphir : un cadre de référence pour une spécification des hypermédias par intention, Conf. HT2PTM (Hypermedias Hypertexts Products Tools and Methods), 29 nov.-1 déc. 2005. Lavoisier à paraître Nov. 2005. [Nanard et Nanard 2002a] Nanard M., Nanard J. EadGen, un environnement ouvert de production de documents en ligne basé sur XML et XSL-T, TICE’02 (Technologies de l'Information et de la Communication dans les Enseignements d'ingénieurs et dans l'industrie), Lyon, 2002, 157-166. [Terrat 2003] Terrat R. CFML : Un Langage de Balisage de Grilles Harmoniques Basé sur XML, Journées d'Informatique Musicale, 2003, p. 10.


[Terrat 2005] Terrat R. Use of pregroups for recognition of chord sequences, conférencier invité à la conférence internationale : « Workshop on pregroups », Chieti (Italie), Mai 2005.

Autres conférences

[Nanard et Nanard 2004] Nanard M., Nanard J. Vers une spécification par intention de la production de documents, in Intelligence collective : Partage et redistribution des savoirs, Nîmes, Sept. 2004. [Nanard 2003] Nanard J. Hypermédias et écriture : approches techniques et nouvelles formes d’écriture collaborative, Colloque « L'Ecriture dans tous ses états. Approche en Sciences Cognitives », Université de Provence, Aix-en-Provence, 20-21 Mai 2003. [Nanard 2002b] Nanard J. Hypermédia : inscription spatiale, Actes. Colloque Journée “Inscription spatiale du langage », J. Virbel (ed.), in coop. Programme Cognitique, 29-30 Janv. 2002, Toulouse.

124

KAYOU

RESPONSABLE : J. Ferber


C. Bessière (CR)E. Bourreau (MCF, 09/2005)S. A. Cerri (PR)

J. Ferber (PR)F. Koriche (MCF)M. Liquière (MCF)

J. Quinqueton (PR)J. Sallantin (DR)T. Stratulat (MDC, 09/2003)

F. Paraguaçu (Univ. Alagoas, Maceio, Brésil – 2002)

Invité :


Thèses 6HDRBrevets

Audience internationale Audience nationaleLivres 1Chapitre d’ouvrages 8 5Edition d’ouvrages 4 3Revues avec comité de lecture 12 3Conférences avec actes publiés et comité de lecture 68 15Conférences invitées 2 2Autres conférences 4 4

Agents, apprentissage, contraintes, logiques des croyances, logiques déontiques, rationalité,systèmes et organisations multiagents, services grille sémantique, émergence, modélisationde systèmes naturels et sociaux complexes, interactions et dialogues entre agents

Permanents :

G. Beurier (2002)J. Baez (2003)N. Binti Abdullah (2002)J. Chapelle (2001)R. Coletta (2003)

Ch. Dartnell (2004)P. Dugenie (2004)C. Jonquet (2004)A. Kiss (2000)Ph. Lemoisson (2001)

M. Paulin (2004)M. A. Silveira Netto Nunes (2003)M. Ricordeau (2001)G. Verger (2004)J. Tranier (2003)

Thèses en cours :

P. Duroux (2001-2004), J. Divol (2001-2004), F. Paraguaçu (2003)

Post-Doc :

J. P. Muller (DR, CIRAD), J. Breuker (Univ. Amsterdam), F. Gruau (MDC, Orsay)

Membres associés :

• De très bonnes publications internationales en croissance régulière au cours de ces quatre dernières années.• Des plate-formes utilisées par le monde entier, notamment Madkit, avec des dizaines de milliers de

téléchargements.• Des grands projets internationaux (grand nombre de contrats européens, 6 projets européens, la quasi-totalité

du département informatique) qui montrent que Kayou fait partie de pôles d'excellences européens.

Faits marquants

A signaler aussi à l’actif de l’équipe 10 Rapports scientifiques et de contrats

• Groupes d’excellence : Membre de AgentLink (Excellence Network on Multiagent Systems), MLNet (Excellence Network on Machine Learning),ONCE-CS: Open Network of centres of Excellence Complex Systems, Membre du GDR I3

• Membre de comité de programmes (program committee) : CAP, AAMAS, JFSMA, AE4MAS, EUMAS, ITS (Intelligent Tutoring Systems), TICE• Membre de comité de revues (editorial board) : Journal of Autonomous Agents and Multi-Agent System, Journal of Agent Oriented Software

Engineering, Journal of MultiAgent and Grid Systems. Journal of Artificial Intelligence Research, International Journal of ComputationalIntelligence Research, Applied Artificial Intelligence Journal, Journal of Information and Systhem in Education

• Organisation de congrès : Organisation de CAP 2004, ALCAA 2004

Animation

BNP-Paribas, CSSI, Euriware, France Telecom, ILOG, Motorola, Normind, Ariana pharmaceuticals


France Telecom, Motorola, Atos Origin, Microsoft Research, IBM, Kodak, Legrand, HP (les 4 dernières sont en phase d’évaluation)

Industries

• MadKit : plate-forme multiagent distribuée open source. Plusieurs milliers de téléchargements par an. Très utilisé dans la recherche et l’enseigne-ment des SMA. Point de départ de nombreuses plateformes multiagent (Warbot, Moduleco, Turtlekit, ..) . Disponible à www.madkit.org.

• Warbot : plate-forme multiagent simple d’utilisation, utilisée pour l’apprentissage de modèles d’interaction et de coordination d’actions.Disponible à www.warbot.org

• StrobeKit : Prototype de plateforme STROBE couplée a MadKit• Eleusis + Nobel : plate-forme d’expérimentation de l’adaptation des théories d’Angluin la logique de la découverte scientifique.• GVD, Grid Virtual Desktop : Ensemble de Services Grid pour le travail / apprentissage collaboratif à distance.• Conacq : plate-forme open source pour l'apprentissage de réseau de contraintes.• Graal : système d’apprentissage fondé sur la théorie des catégories et les treillis de Galois.• R-Winnow : Système d’apprentissage relationnel « online » fondé sur les opérateurs de fermeture et la mise à jour multiplicative de poids.• Webra : Web rational agent : un agent rationnel fondé sur Graal apprenant des contraintes gérées en logique déontique défaisable et

paraconsistante.• ODS : Ontology description system. Un environnement extensible mono utilisateur lui permettant de gérer données et programmes au travers

d’une interface adaptative.

Logiciels

CIRAD Tera/Ere, IRD Montpellier, CREA (Paris), CIRSA (Paris), DGA-CNRS, Univ. de Belfort, IUT de Bayonne, LIA Avignon, ENSC (Montpellier),CRIL (Lens), EMN Nantes


Ministère : AS SMA, RNTL, RobeaProjets européens IST :• SMART-EC (Support for Mediation And bRokering for Electronic Commerce 2000-2003)• MKBEEM (Multilingual Knowledge Based European Electronic Market place, 2002-2003)• Oriel (Online Research Information Environment for the Life Sciences, 2001-2004)• LEGE-WG (Learning GRID Excellence Working Group, 2002-2004)• ELeGI (European Learning Grid Infrastructure, Integrated Project, 2004-2008)• IComma (COrporate Memory Management, 2001-2004)• Industrie : France Telecom, Motorola, Atos Origin, Microsoft Research, IBM, Kodak, Legrand, HP (les 4 dernières sont en phase d’évaluation)

Contrats

KMI (Knowledge Media Institute, Open University, UK), Università di Salerno (Italie), Cornell Univ. (NY, USA), Univ. de Lleida (Espagne),Brown Univ (Providence USA), University College Cork (Irlande). Universidade Católica de Brasília, Univ. St Andrews (Ecosse), Univ. Bologna (Italie),Univ. Cosenza (Italie), Stanford Medical Informatics (USA), FUNDP Namur (Laboratoire de Chimie Organique), NICTA, Univ. New South Wales (Sydney)


1. Problématique scientifique et positionnement L’équipe/projet Kayou est articulée autour de l’interconnexion de 3 thèmes : les agents (interactions, rationalité, organisations), l'apprentissage et les contraintes dans le but large de faire progresser les modèles, méthodes et techniques impliqués par une résolution de problèmes distribuée impliquant des personnes et des machines. Le point unificateur de Kayou porte sur l’étude de la rationalité (au sens large du terme), vue comme une construction interactive et progressive, d’agents machines ou humains en interaction entre eux et avec leur environnement. Cette rationalité est étudiée sur le plan individuel d’un agent machine ou humain, comme un système adaptatif de résolution de problèmes avec des ressources limitées, ou sur un plan collectif comme une organisation résultant de la tension existant entre une autonomie des agents et les nécessaires contraintes sociales qui leur sont imposées. Dans cette perspective, le projet s’est fixé deux buts fédérateurs pour intégrer les problématiques, contraintes agent apprentissage et interaction : « les agents à ressources limitées » et « les sociétés d’agents ». La démarche a consisté en un co-encadrement systématique de thèses orientées dans ces directions.

1.1. Agents à Ressources Limitées

Le premier but fédérateur pour le projet « Kayou » est de concevoir des agents capables de fournir des réponses satisfaisantes pour l'utilisateur tout en étant intrinsèquement limités par des ressources telles que le temps et l'espace de calcul, les capacités de perception et d'action, le type et le nombre de communications, etc. Dans ce contexte, l’agent est vu comme un système de résolution de problèmes qui essaye de prendre des décisions satisfaisantes en fonction des données fournies par l’utilisateur. Ce domaine de recherche s’articule autour de trois axes :

• le raisonnement à base de contraintes

• l’apprentissage logique et

• l’aide à la découverte scientifique.

Les deux premiers axes ont été prospectés par les chercheurs de Kayou bien avant la création de ce projet. Ces thèmes restent cependant très actifs en intelligence artificielle et constituent des piliers fondateurs pour l’étude des systèmes à ressources limitées. Le troisième axe « aide à la découverte scientifique» est plus récent et tire parti des divers domaines de compétence réunis dans le projet Kayou.

1.2. Raisonnement à base de contraintes

Ce thème de recherche est illustré par la figure 1. L’objectif général est de construire des agents capables de résoudre des problèmes combinatoires, comme l'élaboration des emplois du temps du personnel dans une entreprise ou la planification de tâches pour des machines devant être utilisées de façon optimale. Le formalisme des réseaux de contraintes est particulièrement adapté à la modélisation de ces problèmes. Un réseau de contrainte est constitué d’un ensemble de variables, d’un domaine de valeurs pour chacune de ces variables et d’un ensemble de contraintes qui caractérisent les relations entre variables. Le point de départ consiste à modéliser le problème sous forme d’un réseau de contraintes qui représente ainsi les connaissances de l’utilisateur. Une fois le modèle élaboré, le but de l’agent est de trouver une solution, c'est-à-dire une interprétation ou une affectation de variables qui permet de résoudre le problème. L’agent est donc un solveur qui doit traiter le problème avec un minimum de ressources possibles. Pour les problèmes « centralisés », la ressource principale est le temps. En effet, au-dessus d'un temps allant de la dizaine de secondes à quelques minutes, l’utilisation du solveur reste limitée à de grosses applications manipulées par des experts. Dans le cadre des problèmes « distribués » sur plusieurs sites, les ressources incluent le temps de calcul, mais aussi le nombre de messages communiqués entre les solveurs locaux.

127

D'un point de vue combinatoire, le problème qui consiste à déterminer si un réseau de contraintes admet une solution est NP-complet. Dans ce contexte, le principal champ d'investigation dans le domaine du « raisonnement à base de contraintes » est de concevoir des algorithmes de propagation et des heuristiques pour améliorer les performances des solveurs à contraintes. Notamment, la tendance des quatre ou cinq dernières années est à la découverte de contraintes, dites « globales », bénéficiant d'algorithmes efficaces de propagation (en général polynomiaux). Ce sujet étant encore immature, nous essayons de formaliser le concept de contrainte globale, en proposant des définitions et en utilisant la théorie de la complexité pour séparer les contraintes pour lesquelles l'existence d'algorithmes de propagation efficaces est possible de celles où l'espoir se réduit à la conjecture P=NP. Une autre approche prometteuse est la technique de restart, qui consiste à arrêter une résolution dès qu'elle dépasse quelques secondes et à la reprendre avec un autre ordre de traitement, de façon à éviter la « noyade » de la recherche dans un gros sous-arbre inconsistant [Bessiere 2002-2005]. Avec l'augmentation des applications en réseau, il est un second champ d’investigation qui risque de prendre de l'importance dans les années à venir, c'est la résolution de problèmes à contraintes distribués sur plusieurs sites. Cette question, à la croisée des domaines « contraintes » et « multi-agents », est également traitée dans l'équipe Kayou. Nous avons par exemple proposé une technique de résolution évitant l'ajout de liens de communication entre agents non connectés initialement. Cette technique, qui améliore le degré de confidentialité et limite le nombre de messages, nous a permis de résoudre efficacement des problèmes distribués de planification de réunions [Bessiere et Maestre 2004].

1.3. Apprentissage logique

Ce deuxième axe de recherche est illustré dans la figure 2. L’objectif général ici est de caractériser les connaissances, régularités ou règles cachées, issues d’un ensemble d’observations provenant de bases de données médicales, biologiques, juridiques, etc. Les seuls éléments dont dispose l’utilisateur sont des observations représentées sous forme d’exemples ainsi que des connaissances de base relatives au domaine d’étude. Le problème ici est donc de construire un agent « apprenant » capable de construire un modèle de représentation qui respecte diverses conditions. En particulier, le modèle doit être compréhensible pour l’utilisateur afin de pouvoir être utilisé pour de nouvelles taches. Le modèle doit aussi permettre de prendre des décisions correctes telles que, par exemple, la classification de nouvelles observations. Enfin, la construction d’un tel modèle doit nécessiter un minimum de ressources possibles.

Dans le projet Kayou, nous utilisons des modèles à base de règles construites sur la logique propositionnelle, la logique relationnelle et plus récemment les logiques modales (épistémique et déontique). Dans ce cadre logique, le temps et l’espace sont des paramètres cruciaux car l’espace

Modèle

Réseau de contraintes

Agent Solveur

Ressources : temps, messages Solutions Utilisateur

Figure 1

Observations Exemples

Connaissances

de base

Agent Apprenant

Ressources : temps, espace Modèle

LogiqueUtilisateur

Figure 2

128

des hypothèses augmente exponentiellement avec l’expressivité des règles logiques. Cette ressource devient critique dans le contexte de l’apprentissage relationnel : même pour de simples règles (ex. conjonction existentielle d’atomes), le problème qui consiste à déterminer si un exemple est couvert ou non par une règle est NP-difficile. Ainsi, un des problèmes centraux en apprentissage logique est de caractériser quels sont les biais ontologiques (vocabulaire, règles), épistémiques (pertinence des règles, préférences entre règles) et heuristiques (classification des règles et exploration de l’espace des règles). Une grande part des travaux de Kayou en apprentissage se concentre sur la découverte de biais et la combinaison de ces divers biais afin de construire des modèles de représentation satisfaisants. Un premier champ d’investigation est la découverte de biais en identifiant des éléments particuliers du treillis de Galois (irréductibles, essentiels..) utilisés pour caractériser l'espace de règles logiques [Liquière 2003]. L’intérêt de cette technique a été démontré tant au niveau propositionnel qu’au niveau relationnel. Un deuxième champ est d’utiliser des opérateurs topologiques (fermeture, intérieur) pour restreindre l’exploration dans des grands espaces d’hypothèses. Cette méthode a récemment été étudiée dans le cadre relationnel [Koriche 2005]. Un troisième champ est de construire des méthodes à base de distance topologique permettant de sélectionner et combiner des biais. Ce paradigme a été appliqué à la fois au cadre propositionnel et au cadre relationnel [Koriche et Quinqueton 2003, Koriche 2004]. Enfin, des travaux récents ont été élaborés pour la construction d’une algèbre catégorielle des biais d’apprentissage afin de formaliser les opérateurs qui permettent de les construire et de les combiner [Sallantin et al. 2003]. En plus de son intérêt théorique, ce champ d’investigation a permis d’identifier des premiers biais pour l’apprentissage modal ainsi qu’une application pour la construction interactive de règles en logique déontique défaisable et paraconsistante [Sallantin et al 2003].

1.4. Aide à la découverte de règles

Cet axe de recherche s’inspire à la fois des travaux dans le raisonnement par contraintes et des investigations réalisées en apprentissage et contraintes. L’aide à la découverte, qui reprend le paradigme poppérien de preuve et de réfutation, peut se décomposer en deux parties, la modélisation interactive et la résolution interactive, et s’appuie sur la théorie d’Angluin sur l’apprentissage à partir de différents instructeurs. Dans la modélisation interactive, l’utilisateur cherche à construire une base de règles logiques ou un réseau de contraintes qui modélise les connaissances relatives à son domaine d’étude. L’utilisateur maîtrise son domaine mais ne possède pas une expertise suffisante lui permettant de caractériser précisément quelles sont les règles ou contraintes correspondant à son domaine d’étude. Mais il dispose d’un agent apprenant capable de compléter son modèle par apprentissage à partir de cas concrets. L’objectif est ici de découvrir les biais venant de l’échantillonnage ou encore de contraintes sur la formulation de la théorie, ainsi que de découvrir quelles sont les règles cachées qui peuvent être induites des exemples. Ainsi l’utilisateur interagit avec l’agent apprenant, par le jeu d’exemples, de validations et de réfutations qui permettent d’ajuster le modèle de représentation. Dans la résolution interactive, le modèle de représentation construit par l’apprenant est à son tour utilisé par l’agent solveur pour le raisonnement ; trouver une solution au problème sous-jacent, répondre à des requêtes, expliquer de nouveaux cas, etc. Par exemple, le juriste peut demander de vérifier si un nouveau contrat est valide ou non, en se basant sur l’information induite des contrats précédents. Dans ce cadre, l’apprentissage possède des incidences sur le raisonnement, en particulier dans le choix des biais adoptés pour la construction du modèle de représentation. Par exemple, l’apprenant peut chercher à induire des théories de Horn ou des réseaux arborescents qui garantissent l’efficacité du solveur pour les problèmes de déduction. De manière duale, les solutions fournies par le solveur peuvent avoir des incidences sur l’apprentissage. Notamment l’utilisateur peut juger une solution non satisfaisante et donc demander une révision du modèle en fournissant à l’apprenant des contre-exemples. Ainsi, la résolution interactive est un jeu de communications entre trois partenaires, l’utilisateur, l’apprenant et le solveur.

L’aide à la découverte scientifique constitue une perspective de recherche fédératrice du projet Kayou. Bien que nos investigations dans ce domaine soient très récentes, nous pouvons faire référence à plusieurs travaux dont les résultats sont prometteurs : acquisition interactive de contraintes [Bessiere et al. 2003-05], négociation interactive de contrats [Sallantin 2003], utilisation de la théorie des jeux pour la construction de théories déontiques [Sallantin et al 2004].

129

1.5. Sociétés d’agents

Le second but fédérateur de « Kayou » consiste à étudier et formaliser des systèmes composés de plusieurs agents, artificiels et/ou humains. Ce domaine de recherche est examiné en détail selon quatre points de vue : les modèles d'organisation (théorie AGR, systèmes de coalition), les modèles de rationalité (juridiques et économiques), les modèles cognitifs (états mentaux, actes de langage et dialogues), et les théories de l’émergence (calcul émergent, vie artificielle) et de l’interaction (MIC*). Dans ce cadre, le projet s'inspire des divers travaux issus des quatre pôles du projet, notamment les algorithmes distribués, l’apprentissage décentralisé, les logiques et modèles de calcul pour les systèmes multi-agents, ainsi que les méthodologies de conception orientées agent. Enfin, une découverte est faite par des agents dont les interactions sont organisées par un jeu social ; elle est souvent conséquence de l’observation d’un événement surprenant inexpliqué dans la théorie abduite. Nous avons réalisé un environnement expérimental pour étudier ce phénomène en collaboration avec des chercheurs en psychologie et en économie cognitive

1.6. Action Aalaadin : organisation dans les SMA

AALAADIN est un projet qui porte sur l’analyse, la conception, la formalisation et la réalisation de systèmes multiagents à partir d’une perspective organisationnelle. Le modèle conceptuel sous-jacent (AGR) est fondé sur les notions d’agents, de groupes et de rôles, un SMA étant vu comme un ensemble de groupes d’agents interconnectés par l’intermédiaire d’agents appartenant à plusieurs groupes. A partir de ce modèle conceptuel, novateur dans le domaine des SMA, nous avons développé une méthodologie qui s’exprime de manière complémentaire par rapport aux méthodologies classiques (UML par exemple) ou centrées sur l’agent [Gutknecht 2001]. Il s’agit d’un «framework organisationnel», un cadre méthodologique volontairement partiel et complété par des modèles externes. Des notations spécifiques, conçues comme des extensions d’UML, ont été développées à cet effet. [Ferber et al 2003]. Le problème de la dynamique des groupes dans AGR qui avait été formalisée en termes de pi-calcul, a été repensé dans le cadre du calcul MIC* permettant de modéliser l’interaction [Gouaich et al 2002]. La mise en œuvre de ce modèle s’est effectuée dans l’environnement de développement MadKit, qui implémente les concepts AGR et permet d’écrire des applications directement avec ce modèle. Disponible en ligne, MadKit possède plusieurs centaines d’utilisateurs dans tous les pays du monde (USA, Europe, Maghreb, Chine, Japon, etc…) qui travaillent et l’utilisent dans de nombreux domaines d’application : biologie, simulation multi-agents, acquisition de connaissances. Plus d’une vingtaine d’équipes en France travaillent sur ce domaine. Mais si l’agent est autonome, qu’est ce qui le relie au système collectif et donc aux organisations auxquelles il appartient ? C’est à la composante normative que revient cette responsabilité, c'est-à-dire aux concepts de droits et de devoirs imposés à l’agent au sein d’une organisation. Le problème de cette composante normative a été approfondi récemment au sein de Kayou à partir d’un fragment de logique déontique modale disposant de bonnes propriétés de complexité tout en offrant une capacité d’expressivité remarquable [Tranier et al. 2003]. Cette approche va se renforcer à l’avenir car il correspond à un besoin manifeste pour coordonner le comportement autonome des agents lorsque leur nombre devient important (plus d’une centaine d’agents). Le recrutement de T. Stratulat en 2003 s’inscrit d’ailleurs totalement dans cette démarche.

1.7. Informatique Sociale / Services Interactifs (Social Informatics)

L’action IS/SI considère que les processus de communication, entre agents artificiels d’une part mais aussi entre humains et agents artificiels ou entre humains à travers les agents artificiels (enhanced presence), constituent le cœur de la résolution collaborative distribuée des problèmes. Un cas particulier de collaboration porte sur la négociation et la fourniture de services. La notion de service devient intéressante toutefois quand elle n’est plus considérée comme un simple appel de procédure mais devient un processus interactif (persistant et avec état). L’action IS/SI étudie donc ces processus interactifs entre Agents qui intègrent les contributions des SMA, IHM, Web Sémantique et Grille Sémantique avec une modélisation en langage fonctionnel (Scheme), des expérimentations ainsi que

130

des développements purement techniques dans le contexte de Madkit et de GT 3.2 -> 4 (OGSA compliant). Dans [Jonquet et Cerri, 2005a], [Jonquet et al. 2005], [Jonquet et Cerri, 2004a,b] on présente en détail l’état d’avancement du modèle STROBE par rapport aux systèmes multi-agents vus comme des communautés virtuelles d’agents artificiels et d’agents humain qui communiquent et apprennent. Un prototype d’environnement de développement d’agents STROBE a été produit, sous le nom de STROBEKIT car il s’appuie fortement sur Madkit. D’un côté le modèle permet aussi de considérer les dialogues comme des objets d’étude [Jonquet et Cerri, 2005b], de l’autre il remet l’humain dans la boucle permettant d’intégrer les humains dans les « Grid Virtual Organisations » comme demandeurs et fournisseurs de services [Jonquet et al, 2005], [Eisenstadt et al, 2005 ], [Eisenstadt et al, 2004 ], [Cerri, 2003], [Allison et al., 2005]. Ces concepts de convergence entre Agents et Services Grille d'un côté et de "homme comme ressource pour des services" de l’autre nous a permis de déposer trois propositions de projets EU dont une comme coordonnateur, les deux autres étant coordonnées par IBM Belgique et le CEA . D’un point de vue technique, à l’intérieur du projet intégré EleGI (www.elegi.org) [Allison et al, 2003] nous avons développé un premier prototype de Service GRID pour la collaboration : GVD (Grid Virtual Desktop) [Dugenie et Lemoisson, 2005] qui va être expérimentée dans les mois qui viennent à l’intérieur du projet EnCOrE (Encyclopédie de Chimie Organique Eléctronique) en collaboration avec les chimistes de FUNDP, Namur ; en particulier le Prof. Alain Krief [Lemoisson et Cerri, 2005], [Lemoisson et al., 2005 ], [Lemoisson et al., 2004 ], [Lemoisson et al., 2003]. La construction de théorie par collaboration et apprentissage à distance, grâce à la négociation d’une ontologie commune étant un sujet très étudié dans KAYOU [Da Nobrega et al., 2004a] ; [De Castro et al., 2004] ; [Da Nobrega et al., 2004b] , [Da Nobrega et al., 2003] ; [Maraschi et al., 2002] ; [Da Nobrega et al., 2002] , [Trausan-Matu et al., 2002] les travaux EnCOrE ont pu progresser avec des résultats importants même si les outils de construction en collaboration d’ontologies ne sont pas vraiment disponibles. D’un point de vue « apprentissage » nos agents humains apprennent par effet de bord de la collaboration (constructivisme social). Dans EleGI nous nous occupons seulement de scénarios d’apprentissage « informel ». A cet effet, nous avons étudié dans quelle mesure on pouvait analyser des conversations réelles, les formaliser en « actes de langages » et en induire des règles qui puissent aider à mieux gérer nos communautés. L’étude a développé une Théorie cognitive (Activity Theory, Binti Abdullah) sous-jacente à la formalisation et des expérimentations sont en cours pour l’induction de règles à partir des cas particuliers de conversations formalisées (collaboration avec Michel Liquière) [Binti Abdullah et Cerri, 2005 a] ; [Binti Abdullah et al. ; 2003] ; [Binti Abdullah et al. ; ; 2005] ; [Binti Abdullah et Cerri, 2005 b] ; [Binti Abdullah et al. ; 2004].

Le service GVD (Grid Virtual Desktop) qui permet la construction collaborative d’une ontologie dans Protégé en visioconférence avec Stanford (SMI)

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1.8. Architectures pour les simulations multi-agents et modélisation de systèmes naturels et sociaux

Les systèmes multi-agents sont de plus en plus utilisés dans les sciences de la vie et de l’environnement pour leur possibilité de représenter directement les différents acteurs biologiques, sociaux et économiques, leurs comportements et leurs interactions. Malgré leur intérêt, ils soulèvent plusieurs problèmes. Un problème important porte sur la définition d'un modèle « sans biais », c'est-à-dire d’un modèle permettant effectivement d’assurer au modélisateur que l’outil informatique implémente bien le modèle que le modélisateur a décrit (on ne s’intéresse pas ici au problème de l’adéquation entre le modèle et la réalité qui est un problème de modélisation), et que les conséquences observées lors de la simulation sont bien directement des conséquences du modèles et non le produit d’un comportement non désiré du système informatique. Le problème n’est pas seulement technique, il est aussi théorique : il a nécessité le développement d’une théorie de l’action, le modèle « influence/réaction », une extension du calcul situationnel, qui permet de décrire des comportements simultanés d’action. Ce modèle a été formalisé par le modèle algébrique d’interaction MIC* développé au sein de Kayou [Guiraud et Gouaich 2002], [Gouaich et al. 2003], [Gouaich 2005] et a été appliqué avec succès au problème des actions simultanées [Michel et al. 2003][Michel 2005]. Une architecture de simulation de systèmes multi-agents fondée sur ce principe a été réalisée dans le cadre de la thèse de F. Michel [2005] et intégré à Madkit.

1.9. Méthodes Multi-agents appliquées aux problèmes de robotique collective avec forte hétérogénéité

Une partie de notre activité est consacrée au développement d’architectures de robots réactifs disposant de capacités intentionnelles pouvant leur permettre de réaliser des tâches coopératives dans un cadre de robotique collective. Cette action, qui s’est passée en collaboration avec l’équipe d’A. Liégeois puis, lors de son décès, de celle de R. Zapata, a donné lieu à la réalisation d’un modèle d’agent basé sur une architecture réactive et des communications par émission de signaux. Le problème de la sélection d’actions, ainsi que la gestion des interactions entre agents, sont gérés par une fonction d’état de satisfaction. Cette satisfaction étant elle-même décomposée en trois sous-satisfactions : personnelle (progression de la tâche courante de l’agent), interactive (réaction aux actions des agents voisins) et coopératives (fonction de la satisfaction des autres agents). Des robots ont été réalisés au LIRMM et ont été équipés de ce modèle d’architecture pour gérer la coopération entre robots. Les résultats actuels montrent une bonne performance de ce modèle et une utilisation possible dans le cadre de flottes d’agents mobiles devant travailler en coopération [Simonin 2002], [Ferber 2005]. Le travail actuel consiste à rendre encore plus souple cette architecture d’agents pour qu’elle puisse être considérée elle même comme un système multi-agents et offrir des capacités de coordination œil/bras accrues.

2. Prospective L'intérêt, et la force, de Kayou est de s'appuyer sur une thématique riche qui se situe au carrefour des contraintes, des agents, de l'apprentissage et de l'interaction sous toutes ses formes. Nos prospectives portent sur une extension et un développement de nos travaux se situant justement à la jonction de ces thématiques fondamentales de l'équipe.

2.1. Conjonction contraintes et apprentissage

Une grande part du groupe de travail Coconut s'oriente sur des recherches situées à l'intersection de ces deux grands axes :

• Utiliser les outils CSP et SAT pour l'apprentissage. Développement de modèles d'apprentissage de graphes fondés sur les méthodes de filtrage CSP, modèles d'apprentissage online fondés sur les méthodes de comptage #SAT.

• Utiliser les outils d'apprentissage développés dans Kayou pour acquérir des formules et réseaux : modèles d'acquisition de réseaux de contraintes. Il s'agit aussi d'apprendre à propager des contraintes globales, apprendre des formules déontiques, etc.

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2.2. Conjonction agents, apprentissage et contraintes

Les CSP distribués dont un travail a déjà été entamé depuis plusieurs années se poursuivra et sera étendu. Les normes sur les systèmes multi-agent organisationnels seront réanalysées comme un système de contraintes. Cela nous permettra de relier les travaux portant sur la satisfaction de contraintes et ceux portant sur les organisations. Nous nous proposons d’utiliser des techniques conjointes d’apprentissage et de contraintes pour modéliser des systèmes d’agents parcipant à la résolution de problèmes à partir d’une métaphore de découverte scientifique, et en faisant intervenir une régulation sociale par des normes. Dans le cadre des "agents autonomes", un projet récent a été mis en place entre l'équipe Kayou et l'équipe architecture des systèmes complexes en Robotique. Il s'agira d'étudier des modèles et algorithmes pour l'apprentissage de l'équilibre dans les robots. Dans le cadre multi-agents, des modèles d'apprentissage fondés sur la notion d'organisation et de réorganisation d'agents seront poursuivis et approfondis. Nous projetons de porter ces architectures adaptatives sur des composants robotiques.

2.3. Conjonction agents et interaction

De nombreux développement auront lieu dans le domaine des agents et de l'interaction au sens large (interactions entre humains médiatisés par des agents), ce que l'on appelle "socioinformatics", notamment sur le développement de la notion de "service interactif" considérée comme une interaction parfois complexe entre un fournisseur et un client, et non comme une simple requête. Dans cette thématique nous projetons de constituer une EPRP avec l’équipe de R. De Mori LIA d’Avignon et l’équipe de G. Gouarderes de l’IUT de Bayonne (LIUPPA), sur la recherche dans le domaine des services interactifs (agents, GRID, interactions, dialogue, apprentissage).

2.4. Conjonction agents et systèmes complexes

Nous prévoyons de développer et d’intensifier notre activité dans le domaine de l’utilisation d’agents pour modéliser des systèmes complexes. A cet effet, nous envisageons de développer une antenne de l’institut des sciences de la Complexité, ainsi que de monter une EPRP avec le laboratoire Biorad sur la modélisation de systèmes complexes dans le domaine médical et pharmaceutique. Dans le domaine des outils, nous avons le projet de développer un groupe d'utilisateurs et de développeurs de MadKit avec des journées annuelles centrées autour du développement et de l'usage de cet outil. Enfin, d'une manière générale, nous projetons de promouvoir des expérimentations qui intègrent l'ensemble des dimensions pré-citées et qui propose des voies originales pour le au passage à l'échelle des interactions (par ex. que signifie deux milliard de mobiles en termes d'interactions et de contraintes), en prenant en compte l'humain au sein d'un système complexe d'interdépendances.



• Gouaich A. 2005 (Contrat Cifre Motorola, ATER Paris 2004-05)

• Malbos P. 2004. (MCF)

• Michel F. 2004. (MCF. Univ. de Reims)

• Cros H. 2003 (Ingénieur, Agropolis-Montpellier).

• Da Nobrega G. 2003 (Prof. Université Catholique de Brasilia)

• Petit T. 2002 (MCF)

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3.2. Publications

Livres

[Ferber 2005] Ferber, J. Multiagent Systems, an Introdution to Distributed Artificial Intelligence. Pearson Education, 2005.

Chapitre d’ouvrages en anglais

[Allison, et al. 2004] Allison, C., Cerri, S.A., Gaeta, M. and Ritrovato, P. Human Learning as a Global Challenge: European Learning Grid Infrastructure. in Varis, T., Utsumi, T. and Klemm, W. eds. Global Peace Through the Global University System, RCVE, Tampere, 2003, 2004, pp. 465-488. [Bessière, et al. 2003] Bessière, C., Fernandez, C. and Applications, F.i.A.I.a. Pareto-Like Distributions in Random Binary CSP. in Artificial Intelligence Research and Development, IOS Press, 2003, pp. 451-461. [Bessière, et al. 2004] Bessière, C., Hebrard, E., Walsh, T. and Science, L.N.i.C. Local Consistencies in SAT. in Selected Revised Papers from SAT'03, Springer, 2004, pp. 299-314. [Binti Abdullah, et al. 2005] Binti Abdullah, N.N., Liquiere, M. and Cerri, S.A. Inducing Communication Protocols from Conversations in a Multi-Agent System. in Apolloni, B., Marinaro, M. and Tagliaferri, R. eds. Biological and Artificial Intelligence Environments, Kluwer, 2005. [Cerri 2005] Cerri, S.A. An Integrated View of GRID Services, Agents and Human Learning. in Towards the Learning GRID: Advances in Human Learning Services, IOS Press, 2005. [Da Nobrega, et al. 2002] Da Nobrega, G., Malbos, P. and Sallantin, J. Modelling Through Human-Computer Interaction and Mathematical Discourse. in Magnani, L., Nersessian, N.J. and Pizzi, C. eds. Logical and Computational Aspects of Model-Based Reasoning, Kluwer Academic Publishers, 2002, pp. 293-311. [Jonquet, et al. 2005] Jonquet, C., Eisenstadt, M. and Cerri, S.A. Learning Agents and Enhanced Presence for Generation of Services on the Grid. in Towards the Learning GRID: Advances in Human Learning Services, IOS Press, 2005. [Lemoisson, et al. 2005] Lemoisson, P., Cerri, S.A. and Sallantin, J. Conversational Interactions Among Rational Agents. in Towards the Learning GRID: Advances in Human Learning Services, IOS Press, 2005.

Chapitre d’ouvrages en français

[Castro, et al. 2003] Castro, E., Sallantin, J. and Cerri, S.A. CRAT - Vers une Programmation Conversationnelle. in P. Anjorte, S.G. ed. Cognitique: Vers une Informatique plus Cognitive et Sociale, Cepadues, 2003, pp. 111-122. [Liquiere 2003] Liquiere, M. Propositionalisation et Noyau Ontologique. in Cognitique: Vers une Informatique plus Cognitive et Sociale, Cepadues, 2003, pp. 73-84. [Maraschi and Cerri 2003] Maraschi, D. and Cerri, S.A. Relations entre les Technologies de l'Apprentissage Humain et les Agents. in P. Anjorte, S.G. ed. Cognitique: Vers une Informatique plus Cognitive et Sociale, Cepadues Toulouse, 2003, pp. 87-98. [Sallantin, et al. 2003] Sallantin, J., Divol, J., Da Nobrega, G. and Duroux, P. Apprentissage et Rationalité : Vers une construction Interactive de Théories Scientifiques. in Aniorte, P. and Gouardères, G. eds. Cognitique: Vers une Informatique plus Cognitive et Sociale, Cepadues, 2003. [Sallantin, et al. 2003] Sallantin, J., Da Nobrega, G., Divol, J. and Duroux, P. Agent Rationnel : Architecture d'une Machine Assistant une Construction Interactive de Théories. in Ph. Aniorte, S.G. ed. Cognitique: Vers une Informatique plus Cognitive et Sociale, Cepadues, 2003.

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Edition d’ouvrage en anglais

[Cerri, et al. 2005] Cerri, S.A., Gouardères, G. and Nkambou, R. (eds.). Learning GRID Services. Applied Artificial Intelligence Journal, special issue, Vol. 19, n. 9-10, Taylor & Francis, 2005, pp. 811-1073. [Cerri, et al. 2002] Cerri, S.A., Gouarderes, G. and Paraguacu, F. (eds.). ITS'02: Intelligent Tutoring Systems. LNCS 2363, Springer, 2002, pp. XXVII-1016. [Ritrovato, et al. 2005] Ritrovato, P., Cerri, S.A., Salerno S., Gaeta M., Allison C., Dimitrakos T., (eds.). Towards the Learning GRID: Advances in Human Learning Services, IOP Press, 2005, pp. X-239. [Weyns, et al. 2005] Weyns, D., Van Dyke Parunak, H. and Michel, F. (eds.). Environments for Multiagent Systems. Springer, 2005.

Edition d’ouvrage en français

[Aniorte, et al. 2004] Aniorte, P., Liquiere, M. and Sallantin, J. (eds.). ALCAA'04: Agent Logiciel Coopération Apprentissage Activité Humaine, 2004. [Liquiere and Sebban 2004] Liquiere, M. and Sebban, M. (eds.). CAP'04: Conférence d'Apprentissage. Presses Universitaire de Grenoble, 2004. [Liquiere and Sebban 2005] Liquiere, M. and Sebban, M. (eds.). Apprentissage Automatique. Revue d'Intelligence Artificielle (RSTI Série RIA). Lavoisier, 2005.

Publication dans des revues en anglais

[Allison, et al. 2005] Allison, C., Cerri, S.A., Ritrovato, P., Gaeta A., and Gaeta, M. - Services, Semantics and Standards: Elements of a Learning Grid Infrastructure. Applied Artificial Intelligence Journal, 19:861-871, 2005. [Bessiere, et al. 2005] Bessiere, C., Brito, I., Maestre, A. and Meseguer, P. Asynchronous Backtracking Without Adding Links: A New Member in the ABT Family. Artificial Intelligence, 161. pp. 7-24, 2005. [Bessiere, et al. 2002] Bessiere, C., Meseguer, P., Freuder, E.C. and Larrosa, B On Forward Checking for Non-Binary Constraint Satisfaction. Artificial Intelligence, 141. pp. 205-224, 2002. [Bessiere, et al. 2005] Bessiere, C., Regin, J.C., Yap, R.H.C. and Zhang, Y. An Optimal Coarse-Grained Arc Consistency Algorithm. Artificial Intelligence, 2 (165). pp. 165-185, 2005. [Binti Abdullah and Cerri 2005] Binti Abdullah, N.N. and Cerri, S.A. Analysis and Synthesis of Learning Agent's Communicative Behavior. Applied Artificial Intelligence Journal, 19:1015-1041, 2005. [Binti Abdullah, et al. 2003] Binti Abdullah, N.N., Liquiere, M. and Cerri, S.A. GAsRULE for Knowledge Discovery. Applied Artificial Intelligence Journal, 17 (05-juin). pp. 399-417, 2003. [Da Nobrega, et al. 2004] Da Nobrega, G., Cerri, S.A., Sallantin, J. A Contradiction-Driven Approach to Theory Formation: Conceptual Issues, Pragmatics in Human Learning, Potentialities. Journal of the Brazilian Computer Society, 2 (9). pp. 37-56, 2004. [Gomes, et al. 2005] Gomes, C.P., Fernandez, C., Selman, B. and Bessiere, C. Statistical Regimes Across Constrainedness Regions. Constraints, 2005. [Jonquet and Cerri 2005] Jonquet, C., Cerri, S.A. The STROBE Model: Dynamic Service Generation on the Grid. Applied Artificial Intelligence Journal, 19:967-1013, 2005. [Koriche 2002] Koriche, F. Approximate Coherence-Based Reasoning. Journal of Applied Non-Classical Logics, 12 (2). pp. 239-258, 2002.

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[Lemoisson and Cerri 2005] Lemoisson, P. and Cerri, S.A., Interactive Knowledge Construction in the Collaborative Building of an Encyclopedia. Applied Artificial Intelligence Journal, 19:933-966, 2005. [Mephu Nguifo, et al. 2003] Mephu Nguifo, E., Duquenne, V. and Liquiere, M. Introduction - Concept Lattice-Based Theory, Methods and Tools for Knowledge Discovery in Databases. Applied Artificial Intelligence Journal, 17 (3). pp. 177-180, 2003.

Revues en français

[Bessiere and Van Hentenryck 2004] Bessiere, C. and Van Hentenryck, P. Etre ou ne pas Etre. Une Contrainte Globale. Journal Electronique d'Intelligence Artificielle, 3, 2004. [Sallantin, et al. 2003] Sallantin, J., Divol, J., Duroux, P. and Szczeciniarz, J. Construction de Modélités par des Agents Rationnels. Revue Belge de Philologie et d'Histoire, 81 (3). pp. 617-632, 2003. [Sallantin, et al. 2003] Sallantin, J., Divol, J., Duroux, P. and Szczeciniarz, J. La Découverte Scientifique Assistée par des Agents Rationnels. Revue des Sciences et Technologie de l'Information. pp. 15-30, 2003.

Conférences en anglais avec actes et comité de lecture

[Allison, et al. 2004] Allison, C., Cerri, S.A., Gaeta, M. and Ritrovato, P., Services, Semantics and Standards: Components for a Learning Grid Infrastructure. in GLS'04: 1st Workshop on GRID Learning Services at ITS'04, Maceio (Brazil), 2004, pp. 13-23. [Bessière, et al. 2004] Bessière, C., Coletta, R., Freuder, E.C. and 0'sullivan, B., Leveraging the Learning Power of Examples in Automated Constraint Acquisition. in CP'04: 10th International Conference on Principles and Practice of Constraint Programming, Toronto (Canada), 2004, Springer, pp. 123-137. [Bessière, et al. 2005] Bessière, C., Coletta, R., Koriche, F. and 0'sullivan, B., A SAT-Based Version Space Algorithm for Acquiring Constraint Satisfaction Problems. in ECML’05: 16th European Conference on Machine Learning, Porto (Portugal), 2005, pp. 23-34. [Bessière, et al. 2005] Bessière, C., Coletta, R. and Petit, T., Acquiring Parameters of Implied Global Constraints. in CP'05: 11th International Conference on Principles and Practice of Constraint Programming, Sitges (Espagne), 2005, 15 p. [Bessière and Debruyne 2005] Bessière, C. and Debruyne, R., Optimal and Suboptimal Singleton Arc Consistency Algorithms. in IJCAI'05: 10th International Joint Conference on Artificial Intelligence, Edinburgh (Scotland), 2005, pp. 54-59. [Bessière and Debruyne 2004] Bessière, C. and Debruyne, R., Theoretical Analysis of Singleton Arc Consistency. in Workshop on Modelling and Solving Problems with Constraints, Valencia (Spain), 2004, pp. 20-29. [Bessière, et al. 2003] Bessière, C., Fabre, A. and Junker, U., Propagate the Right Thing: How Preferences Can Speed-Up Constraint Solving. in IJCAI'03: 8th International Joint Conference on Artificial Intelligence, Acapulco (Mexico), 2003, pp. 191-196. [Bessière, et al. 2003] Bessière, C., Fernandez, C. and Gomes, M., Pareto-Like Distributions in Random Binary CSP. in ACIA'03, Palma de Majorqua (Spain), 2003. [Bessière, et al. 2005] Bessière, C., Hebrard, E., Hnich, B., Kiziltan, Z. and Walsh, T., in Filtering Algorithms for the NValue Constraint. CPAIOR'05, Prague (Czech Republic), 2005, pp. 79-93. [Bessière, et al. 2005] Bessière, C., Hebrard, E., Hnich, B., Kiziltan, Z. and Walsh, T., The Range and Roots Constraints: Specifying Counting and Occurrence Problems. in IJCAI'05: 10th International Joint Conference on Artificial Intelligence, Edinburth (Scotland), 2005, pp. 60-65.

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[Bessière, et al. 2004] Bessière, C., Hebrard, E., Hnich, B. and Walsh, Tin A., The Complexity of Global Constraints. AAI'04: 19th Conference on American Association for Artificial Intelligence, San Jose, CA (USA), 2004, MIT Press, pp. 112-117. [Bessière, et al. 2004] Bessière, C., Hebrard, E., Hnich, B. and Walsh, T., Disjoint, Partition and Intersection Constraints for Set and Multiset Variables. in CP'04: 10th International Conference on Principles and Practice of Constraint Programming, Toronto (Canada), 2004, Springer, pp. 138-152. [Bessière, et al. 2004] Bessière, C., Hebrard, E., Hnich, B. and Walsh, T., The Tractability of Global Constraints. in CP'04: 10th International Conference on Principles and Practice of Constraint Programming, Toronto (Canada), 2004, Springer, pp. 716-720. [Bessière, et al. 2003] Bessière, C., Hebrard, E. and Walsh, T., Local Consistencies in SAT. in SAT'03: 6th International Conference on Theory and Applications of Satisfiability Testing, (2003). [Bessière and Van Hentenryck 2003] Bessière, C. and Van Hentenryck, V., To Be or not To Be. A Global Constraint. in CP'03: 9th International Conference on Principles and Practice of Constraint Programming, Kinsale (Ireland), 2003, Springer, pp. 789-794. [Bessière, et al. 2004] Bessière, C., Zanuttini, B. and Fernandez, C., Measuring Search Trees. in Workshop on Modelling and Solving Problems with Constraints, Valencia (Spain), 2004, pp. 31-40. [Binti Abdullah and Cerri 2005] Binti Abdullah, N.N. and Cerri, S.A., Preliminary Analysis on The Induction of Communication Protocols. in CogSci'05: 27th Conference of the Cognitive Science Society, Stresa (Italy), 2005. [Cerri 2002] Cerri, S.A., Human and Artificial Agent's Conversations on the GRID. in International Workshop on Educational Models for GRID Based Services, Lausanne (Switzerland), 2002, British Computer Society Electronic Workshops in Computing (BCS eWiC). [Cerri 2003] Cerri, S.A., Open Learning Service Scenarios on GRIDs. in LeGE-WG'03: 3rd International WorkshopGRID Infrastructure to Support Future Technology Enhanced Learning, Berlin, 2003, British Computer Society Electronic Workshops in Computing (BCS eWiC). [Cerri, et al. 2003] Cerri, S.A., Eisenstadt, M. and Jonquet, C., Dynamic Learning Agents and Enhanced Presence on the Grid. in LeGE-WG'03: 3rd International WorkshopGRID Infrastructure to Support Future Technology Enhanced Learning, Berlin, 2003, British Computer Society Electronic Workshops in Computing (BCS eWiC). [Chapelle, et al. 2002] Chapelle, J., Simonin, O. and Ferber, J., How Situated Agents can Learn to Cooperate by Monitoring their Neighbors'Satisfaction. in ECAI'02: European Conference on Artificial Intelligence, Lyon (France), 2002, pp. 68-78. [Coletta, et al. 2003] Coletta, R., Bessière, C., 0'sullivan, B. and Freuder, E., Constraint in Acquisition as Semi-Automatic Modeling. IA'03, Cambridge (UK), 2003, pp. 111-124. [Coletta, et al. 2003] Coletta, R., Bessière, C., 0'sullivan, B. and Freuder, E., Semi-Automatic Modeling by Constraint Acquisition. in CP'03: 9th International Conference on Principles and Practice of Constraint Programming, Kinsale (Ireland), 2003, Springer, pp. 812-816. [Da Nobrega, et al. 2003] Da Nobrega, G., Cerri, S.A. and Sallantin, J., A Contradiction-Driven Approach of Learning in Discovery Learning Environments. in SBIE'03: XIV Simpósio Brasileiro de Informática na Educação, Rio de Janeiro (Brazil), 2003, pp. 453-462. Best paper award out of 380 submitted, 70 accepted. [Da Nobrega, et al. 2002] Da Nobrega, G., Cerri, S.A. and Sallantin, J., On the Social Rational Mirror: Learning E-commerce in a Web-Served Learning Environment. in ITS'02: International Conference on Intelligent Tutoring Systems, (Biarritz (France), San Sebastian (Spain), 2002, LNCS 2363, Springer, pp. 41-50.

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[Da Nobrega, et al. 2004] Da Nobrega, G., De Castro, E.J.R., Ferneda, E. and Cerri, S.A., Machine Learning at the Learner's Hand: A Support to Theory Formation in Collaborative Discovery Learning Environments. in Workshop on Artificial Intelligence in Computer Supported Collaborative Learning at ECAI'04, Valencia (Spain), 2004. [De Castro, et al. 2004] De Castro, E.J.R., Da Nobrega, G., Ferneda, E. and Cerri, S.A., Towards Interaction Modelling of Asynchronous Collaborative Model-Based Learning. in Workshop on Designing Computational Models of Collaborative Learning Interaction at ITS'04, Maceio (Brazil), 2004, pp. 71-76. [Dugenie and Lemoisson 2005] Dugenie, P. and Lemoisson, P., A Bootstrapping Scenario for Elicitating CSCL Services Within a GRID Virtual Community. in First International ELeGI Conference on Advanced Technology for Enhanced Learning, Naples (Italie), 2005, British Computer Society Electronic Workshops in Computing (BCS eWIC). [Eisenstadt, et al. 2004] Eisenstadt, M., Komzak, J. and Cerri, S.A., Enhanced Presence and Messaging for Large-Scale e-Learning. in TELEDUC'04: 3rd International Symposium on Tele-Education and Lifelong Learning, Havana (Cuba), 2004. [Eisenstadt, et al. 2005] Eisenstadt, M., Komzak, J. and Cerri, S.A., in Peer Conversations for e-Learning in the Grid. First International ELeGI Conference on Advanced Technology for Enhanced Learning, Napoli (Italie), 2005, British Computer Society Electronic Workshops in Computing (BCS eWIC). [Ferber 2003] Ferber, J., Agent/Group/Roles: Simulating with Organizations. in ABS'03: Agent Based Simulation, Montpellier (France), 2003, 12. [Ferber, et al. 2003] Ferber, J., Gutknecht, O. and Michel, F., From Agents to Organizations: An Organizational View of Multi-Agent Systems. in AOSE'03: Agent Oriented Software Engineering, Melbourne (Australie), 2003, 14. [Ferber, et al. 2005] Ferber, J., Michel, F. and Baez, J., AGRE : Integrating Environments with Organizations. in E4MAS'04: Environments for Multiagent Systems, Melbourne (Australie), 2005), pp. 127-134. [Gomes, et al. 2004] Gomes, C.P., Fernandez, C., Selman, B. and Bessière, C., Statistical Regimes Across Constrainedness Regions. in CP'04: 10th International Conference on Principles and Practice of Constraint Programming, Toronto (Canada), 2004, Springer, pp. 32-46. [Gouaich 2004] Gouaich, A., Coordination and Conversation Protocols in Open Multi-Agent Systems. in ESAW'03: International Workshop Engineering Societies in the Agents World, Londres (Angleterre), 2004. [Gouaich 2003] Gouaich, A., Distributed Ubiquitous Software Services. in IEEE/WIC International Conference on Intelligent Agent Technology, Beijing (Chine), 2003. [Gouaich 2003] Gouaich, A., Enabling Distributed Ubiquitous Software Services. in 14th International Symposium on Methodologies for Intelligent Systems, Maebashi City (Japon), 2003. [Gouaich 2003] Gouaich, A., Interaction Conformity in Disbributed and Disconnected Multi-Agents Systems. in IEEE/WIC International Conference on Intelligent Agent Technology, Beijing (Chine), 2003. [Gouaich 2003] Gouaich, A., Requirements for Achieving software Agents Autonomy and Defining their Responsibility. in AAMAS Workshop In Agent Oriented Software Engineering, Melbourne (Australie), 2003.

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[Gouaich and Cerri 2004] Gouaich, A. and Cerri, S.A., Movement and Interaction in Semantic GRIDs : Dynamic Service Generation for Agents in the MIC* Deployment Environment. in LeGE-WG'04: 4th International Workshop - Towards a European Learning Grid Infrastructure: Progressing with a European Learning Grid, Stuttgart (Germany), 2004. British Computer Society Electronic Workshops in Computing (BCS eWiC). [Gouaich, et al. 2005] Gouaich, A., Michel, F. and Guiraud, Y., MIC: A Deployment Environment for Autonomous Agents. in Environments for Multi-Agent Systems, Utrecht (Pays-Bas), 2005, pp. 109-126. [Gouaich and Y. 2003] Gouaich, A. and Guiraud, Y., MIC: Algebraic Agent Deployment Environment. in 14th International Symposium on Methodologies for Intelligent Systems, Maebashi City (Japon), 2003. [Gouaich, et al. 2003] Gouaich, A., Guiraud, Y., and Michel, F., Building Safe Multi-Agent Applications by Formalizing the Deployment Environment. in AAMAS WorkshopIn Agent Oriented Software Engineering, Melbourne (Australie), 2003. [ Hilaire, et al. 2004] Hilaire, V., Simonin, O., Koukam, A. and Ferber, J., A Formal Framework to Design and Reuse Agent and Multiagent Models. in AOSE'04, New York (USA), 2004, Springer, pp. 142-157. [Hilaire, et al. 2004] Hilaire, V., Simonin, O., Koukam, A. and Ferber, J., A Formal Framework to Design and Reuse Agent and Multiagent Models. in AAMAS WorkshopIn Agent Oriented Software Engineering, New-York (USA), 2004. [Jonquet and Cerri 2004a] Jonquet, C. and Cerri, S.A., Agents as Scheme Interpreters: Enabling Dynamic Specification by Communicating. in RFIA'04: Reconnaissance des Formes et Intelligence Artificielle, Toulouse (France), 2004, pp. 779-788. [Jonquet and Cerri 2004b] Jonquet, C. and Cerri, S.A., Agents Communicating for Dynamic Service Generation. in GLS'04: 1st Workshop on GRID Learning Services at ITS'04, Maceio (Brazil), 2004, pp. 39-53. [Jonquet and Cerri 2005a] Jonquet, C. and Cerri, S.A., I-Dialogue: Modelling Agent Conversation by Stream and Lazy Evaluation. International Lisp Conference, ILC’05, Stanford University (USA), 2005. [Koriche 2004] Koriche, F., Bias Windowing for Relational Learning. in ECAI'04: 16th Europeen Conference on Artificial Intelligence, Valencia (Spania), 2004, IOS Press, pp. 495-499. [Koriche 2005] Koriche, F., Online Closure-Based Learning of Relational Theories. in ILP'05: Inductive Logic Programming, Bonn (Germany), 2005, pp. 172-189. [Koriche 2002] Koriche, F., A Roadmap of Epistemic Logics for Learning Agents. in ITS'02: International Conference on Intelligent Tutoring Systems, Biarritz (France);San Sebastian (Spain), 2002, pp. 6-7. [Koriche and Quinqueton 2003] Koriche, F. and Quinqueton, J., Robust kDNF Learning via Inductive Belief Merging. in ECML’03 : 14th European Conference on Machine Learning, Dubrovnik (Crotia), 2003, pp. 229-240. [Lemoisson, et al. 2003] Lemoisson, P., Cerri, S.A., Mahe, S. and Sallantin, J., Constructive Interactions. in LeGE-WG'03: 3rd International WorkshopGRID Infrastructure to Support Future Technology Enhanced Learning, (Berlin, 2003), British Computer Society Electronic Workshops in Computing (BCS eWiC). [Lemoisson, et al. 2004] Lemoisson, P., Untersteller, E., Nunes, M.A.S.N. and Cerri, S.A., Interactive Construction of EnCOrE (Learning by Building and Using an Encyclopedia). in GLS'04: 1st Workshop on GRID Learning Services at ITS'04, Maceio (Brazil), 2004, pp. 78-93.

139

[Liquiere, et al. 2004] Liquiere, M., Cerri, S.A. and Binti Abdullah, N.N., GRID Services as Learning Agents: Steps Towards Induction of Communication Protocols. in GLS'04: 1st Workshop on GRID Learning Services at ITS'04, Maceio (Brazil), 2004. [Maestre and Bessière 2004] Maestre, A. and Bessière, C., Improving Asynchronous Backtracking for Dealing with Complex Local Problems. in ECAI'04: 16th Europeen Conference on Artificial Intelligence, Valencia (Spain), 2004, pp. 206-210. [Maraschi, et al. 2002] Maraschi, D., Da Nobrega, G. and Cerri, S.A., On the Social Rational Mirror's Architecture: Semantics and Pragmatics of Educational Interactions. in Workshop on Integrating Technical and Training Documentation with ITS'02, Biarritz (France), San Sebastian (Spain), 2002, pp. 77-85. [Martins, et al. 2003] Martins, L.F., Ferneda, E., Da Nobrega, G. and Sallantin, J., A Discovery Support System Based in Interactive Asynchronous Reasoning. in LAPTEC'03: 4th Congress of Logic Applied to Technology, Marília - SP (Brazil), 2003. [Martins, et al. 2003] Martins, L.F., Ferneda, E., Da Nobrega, G. and Sallantin, J., Um Modelo Genérico de Agente Racional Baseado em Raciocinio Assincrono Interativo. in SBC'03: XXIII Congresso da Sociedade Brasileira de Computacao, Campinas (Brazilia), 2003, pp. 557-566. [Michel, et al. 2005] Michel, F., Beurier, G. and Ferber, J., The TurtleKit Simulation Platform: Application to Complex Systems. in SITIS'05, Yaoundé (Cameroun), 2005. [Michel, et al. 2003] Michel, F., Gouaich, A. and Ferber, J., Weak Interaction and Strong Interaction in Agent Based Simulations. in MABS'03: Multi-Agent Based Simulation, Melbourne (Australie), 2003. [Nunes and Cerri 2005] Nunes, M.A.S.N. and Cerri, S.A., Getting out of the Breakdown: Towards Humans Social Network on the Grid. in SBIE'05: Simposio Brasileiro de Informatica na Educação, Juiz de Fora (Brazil), 2005. [Petit, et al. 2003] Petit, T., Bessière, C. and Regin, J.C., A General Conflict-Set Based Framework for Partial Constraint Satisfaction. in SOFT'03: 5th International Workshop on Soft Constraint, County Cork (Irlande), 2003. [Petit, et al. 2002] Petit, T., Regin, J.C. and Bessière, C., Range-Based Algorithm for Max-CSP. in CP'02: 8th International Conference on Principles and Practice of Constraint Programming,(Ithaca, NY (USA), 2002, pp. 280-294. [Sallantin, et al. 2002] Sallantin, J., Divol, J., Da Nobrega, G. and Castro, E., A Computational Framework to Interactive (De) Ontology Building. in First Seminar on Advanced Research in Electronical Business, Rio de Janeiro (Brazil) 2002. [Sallantin, et al. 2003] Sallantin, J., Divol, J. and Duroux, P., Conceptual Framework for Interactive Ontology. in ICCI'03: 2nd IEEE International Conference on Cognitive Informatics, London (England) 2003, pp. 179-186. [Sallantin, et al. 2003] Sallantin, J., Divol, J., Duroux, P. and Da Nobrega, G., Descartes, A Methodical Elimination of Paradoxes for (de)-Ontology Building. in CMSRA'03: 3rd International Workshop Computational Models of Scientific Reasoning and Applications, Buenos Aires (Argentine), 2003. [Trausan-Matu, et al. 2002] Trausan-Matu, S., Maraschi, D. and Cerri, S.A., Ontology-Centered Personalized Presentation of Knowledge Extracted from the Web. in ITS'02: International Conference on Intelligent Tutoring Systems, Biarritz (France) San Sebastian (Spain) 2002), LNCS 2363, Springer, pp. 259-269. [Weyns, et al. 2005] Weyns, D., Van Dyke Parunak, H., Michel, F., Holvoe, P. and Ferber, J., Environments for Multiagent Systems. State-of-the-Art and Research Challenges. in E4MAS'04: Environments for Multiagent Systems, New-York (USA), 2005, Springer, pp. 2-52.

140

Conférences en français avec actes et comité de lecture

[Bessière, et al. 2005] Bessière, C., Coletta, R. and Petit, T., Apprentissage de Contraintes Globales Implicites. in JFPC'05: Journées Francophones de Programmation par Contraintes, Lens (France) 2005, pp. 249-258. [Bessière and Debruyne 2005] Bessière, C. and Debruyne, R., Algorithmes Optimaux et Sous-Optimaux de Singleton Consistance d'Arc. in JFPC'05: Journées Francophones de Programmation par Contraintes, Lens (France) 2005. [Bessière, et al. 2002] Bessière, C., Maestre, A. and Messeguer, P., La Famille ABT. in Journées Nationales sur la Résolution Pratique de Problèmes NP-Complets, Nice (France), 2002, pp. 57-67. [Bessière and Van Hentenryck 2003] Bessière, C. and Van Hentenryck, P., Etre ou ne pas Etre, une Contrainte Globale. in JNPC'03: 9ièmes Journées Nationales sur la Résolution Pratique des Problèmes NP-Complets, Amiens (France), 2003, pp. 67-81. [Beurier, et al. 2002] Beurier, G., Simonin, O. and Ferber, J., Model and Simulation of Multi-Level Emergence. in ISSPIT'02, (2002). [Beurier, et al. 2003] Beurier, G., Simonin, O. and Ferber, J., Un Modèle de Système Multi-Agent pour l'Emergence Multi-Niveau. in JFSMA'03: Journées Francophones sur les Systèmes Multi-Agents, Hammamet (Tunisie), 2003, Hermès, pp. 235-248. [Coletta, et al. 2003] Coletta, R., Bessière, C. and Quinqueton, J., Modélisation Semi-Automatique par Acquisition de Contraintes. in JNPC'03: 9ièmes Journées Nationales sur la Résolution Pratique des Problèmes NP-Complets, Amiens (France), 2003, pp. 129-143. [Coletta, et al. 2003] Coletta, R., Bessière, C. and Quinqueton, J., Modélisation Semi-Automatique par Acquisition de Contraintes. in RJCIA'03, Laval (France), 2003, pp. 97-110. [Jonquet and Cerri 2003] Jonquet, C. and Cerri, S.A., Apprentissage Issu de la Communication pour des Agents Cognitifs. in JFSMA'03: Journées Francophones sur les Systèmes Multi-Agents, Hammamet (Tunisie), 2003, Hermès, pp. 83-87. [Jonquet and Cerri 2003] Jonquet, C. and Cerri, S.A., Cognitive Agents Learning by Communicating. in ALCAA'03 : Agents Logiciels - Coopération - Apprentissage - Activités Humaines, Bayonne (France), 2003. [Liquiere 2002] Liquiere, M., Recherche du Noyau Ontologique. in CAP'02 : Conférence Francophone d'Apprentissage Plate-Forme, Orléans (France), 2002, pp. 13-24. [Petit, et al. 2003] Petit, T., Bessière, C. and Regin, J.C., Détection de Conflits pour la Résolution de Problèmes Sur-Contraints. in JNPC'03: 9ièmes Journées Nationales sur la Résolution Pratique des Problèmes NP-Complets, Amiens (France), 2003, pp. 293-307. [Sallantin 2003] Sallantin, J., Des Agents Rationnels pour Assister la Découverte Scientifique. in JFSMA'03: Journées Francophones sur les Systèmes Multi-Agents, Hammanet (Tunisie), 2003, Lavoisier, pp. 16-31. [Sallantin, et al. 2004] Sallantin, J., Dartnell, C., Divol, J. and Liquiere, M., E+N : Une Plateforme pour Stimuler l'Activité Collective de Découverte Scientifique. in ALCAA'04 : Agents Logiciels - Coopération - Apprentissage - Activités Humaines, Montpellier (France), 2004, pp. 132-147. [Tranier, et al. 2003] Tranier, J., Ferber, J. and Koriche, F., Un Modèle Efficace de Normes pour les Systèmes Multi-Agents Organisationnels. in JFSMA'03: Journées Francophones sur les Systèmes Multi-Agents, Hammamet (Tunisie), 2003, Hermès, pp. 205-218.

141

Conférences invitées

[Cerri 2004] Cerri, S.A. Agents Serving Human Learning ITS'04: International Conference on Intelligent Tutoring Systems, 2004, LNCS 3220, Springer, p. 906. [Cerri 2005] Cerri, S.A. Human Learning as a Side effect of Learning GRID Services CELDA'05: Cognition and Exploratory Learning in Digital Age, 2005. [Cerri, et al. 2005] Cerri, S.A., Lemoisson, P. and Dugenie, P. Quelle Informatique pour l'Interaction entre Scientifiques ? Rencontres Physique Informatique de Montpellier, 2005. [Sallantin 2004] Sallantin, J. L'Apprentissage Supervisé pour Assister la Découverte Scientifique CAP'04 : Conférence Francophone d'Apprentissage Plate-Forme, 2004.

Autres conférences [Duroux, et al. 2003] Duroux, P., Divol, J., Mougenot, I. and Sallantin, J. Adaptive Interface for Genomic Scientific Discovery JPGD'05: Journées Post-Génomique de la DOUA, 2003. [Duroux, et al. 2004] Duroux, P., Mougenot, I., Regnier, L. and Sallantin, J. Adaptive Interface and BiODS Tools Tightening the Net, 2004. [Ferber 2002] Ferber, J., Coordination de Tâches Sensori-Motrices par la Coopération Robuste d'Entités Distinctes chez les Robots et chez l'Homme. in Journées Bilan du Programme Interdisciplinaire ROBEA'02, Toulouse (France), 2002. [Ferber 2005] Ferber, J., Coordination de Tâches Sensori-Motrices par la Coopération Robuste d'Entités Distinctes chez les Robots et chez l'Homme. in ROBEA'05: Robotique et Entités Artificielles, Montpellier (France), 2005, pp. 169-177. [Liquiere 2003] Liquiere, M. Description, Classification and Associated Rules ICFCA'03: International Conference on Formal Concept Analysis, Darmstadt (Allemagne), 2003. [Michel and Beurier 2003] Michel, F. and Beurier, G. The TurtleKit Simulation Platform ABS'03: Agent Based Simulation, 2003. [Michel, et al. 2003] Michel, F., Gouaich, A. and Ferber, J. Interaction Forte et Interaction Faible dans les Simulations Multi-Agents Actes des Journées de Rochebrune sur les Systèmes Complexes, Montpellier (France), 2003, 12. [Petit, et al. 2002] Petit, T., Regin, J.C. and Bessière, C. Range-Based Algorithm for Max-CSP ECAI'02: Workshop on Modelling and Solving Problems with Constraints, Lyon (France), 2002.

Rapports scientifiques et de contrats [Baez, et al. 2004] Baez, J., Ferber, J. and Michel, F. Etat de l'Art sur les Organisations dans les Systèmes Multiagents, LIRMM, 2004, 50 p. [Baez, et al. 2005] Baez, J., Ferber, J. and Michel, F. Extension du Modèle AGR et Propositions d'Application aux Standards FIPA, LIRMM, 2005, 35 p. [Baez, et al. 2004] Baez, J., Ferber, J. and Michel, F. Propositions pour la Modélisation Organisationnelle, LIRMM, 2004, 58 p. [Bessière 2005] Bessière, C. Complexity of the Cardpath Constraint, LIRMM, 2005, 4 p. [Bessière, et al. 2005] Bessière, C., Hebrard, E., Hnich, B., Kiziltan, Z. and Walsh, T. Characterizing Decomposable and Global Constraints, LIRMM, 2005, 12 p. [Breuker, et al. 2005] Breuker, J., Cerri, S.A., Eisenstadt, M. and Dugenie, P. Conceptual and Organisational Framework for Conversational and Collaboration Processes, LIRMM, 2005, 69 p. EU IP ELeGI, D12.

142

[Breuker, et al. 2005] Breuker, J., Cerri, S.A., Eisenstadt, M. and Komzak, J. Preliminary Version of Grid Service Architecture for Conversational and Collaboration Processes, LIRMM, 2005, 68 p. EU IP ELeGI, D12. [Lemoisson 2003] Lemoisson, P. E-Talk : Un Protocole de Résolution Distribuée, LIRMM, 2003. [Michel 2002] Michel, F. Introduction to Turtlekit: A Platform for Building Logo Based Multi-Agent Simulations with Madkit, LIRMM, 2002. [Souchon, et al. 2002] Souchon, F., Dony, C., Urtado, C., Vauttier, S. and Ferber, J. SaGE : Une Proposition pour la Gestion d'Exceptions dans les Systèmes Multi-Agents, LIRMM, 2002, 12 p.

143

Méthodes et Algorithmes pour la Bioinformatique (MAB)

RESPONSABLE : O. Gascuel


V. Berry (MCF)L. Bréhélin (CR CNRS, depuis 2005)G. Caraux (PR)O. Gascuel (DR CNRS)

S. Guindon (CR, début 2006)N. Lartillot (CR, depuis 2004)E. Rivals (CR)

M. Anisimova, W. Hordijk, Q. Le Si, A. McKenzie

Post-docs :

J.-F. Dufayard, F. Lethiec, S. Pinloche

Ingénieurs :

O. Delgrange (B), R. Desper (USA), K. Huber (UK), V. Moulton (UK), N. Rodrigue (CA), C. Semple (NZ),J. Van Helden (B)

Invités (> à 1 mois) :


Thèses 7HDR 2Brevets

Audience internationale Audience nationaleLivresChapitre d’ouvrages 4Edition d’ouvrages 1 Revues avec comité de lecture 36 1Conférences avec actes publiés et comité de lecture 12 9Conférences invitées 4 4Autres conférences

Algorithmique, combinatoire, probabilités, statistiques, apprentissage, analyse des données,phylogénie, analyse des séquences, transcriptome, protéome, arbre de la vie, malaria

Permanents :

O. Martin (CR, depuis 2003), L. Bréhélin (CR CNRS, en 2003-04)

Associés :

D. Bertrand, C. Bonnard, S. Blanquart, A. Criscuolo, S. Guillemot, F. Nicolas, N. Terrapon

Thèses en cours :

• Un excellent niveau de publication (36 articles dans des revues internationales) dans des domaines très divers,allant des mathématiques (J. of Combinatorial Theory) à la biologie (Gene), en passant par l’informatique (J. of Discrete Algorithms) et la statistique (Statistical Modelling).

• L’article sur PHYML (Guindon & Gascuel, Systematic Biology 2003) est distingué par le Science Citation Index,comme Fast Breaking Paper en Ecologie et Environnement, au mois de Février 2005. Cela signifie que, dans cedomaine, il s’agit de l’article dont le taux de citation augmente le plus vite, parmi les articles récents

Faits marquants

NB : Les présents au LIRMM en octobre 2005 sont soulignés

• Responsable du RTP-STIC 41 Bioinformatique : de la séquence génomique à la fonction biologique, et des AS-STIC : Algorithmes et séquences,Indexation de textes et découverte de motifs, et Apprentissage statistisque pour l’analyse des données transcriptomiques

• Organisation (2003 et 2005, Institut Henri Poincaré à Paris) du congrès Mathematics of Evolution and Phylogeny (200 participants,essentiellement étrangers)

• Editeur associé de Systematic Biology (première revue en évolution); bureau éditorial de BMC Evolutionary Biology et EvolutionaryBioinformatics Online.

• Comité de programme de ISMB (2005, area-chair), ECCB (2003), WABI (2002 à 2005), JOBIM (2002 à 2005), CAP (2005), SFC (2004)

Animation scientifique

• Modélisation stochastique en phylogénie moléculaire (ACI IMPBIO, 04-07)• Évolution des structures répétées dans les génomes (ACI IMPBIO, 04-07)• Méthodes statistiques pour la phylogénie moléculaire (ACI NIM, 03-06)• Apprentissage appliqué à la prédiction de la structure des protéines (ACI MD, 03-06) • Méthodes bioinformatiques pour la reconstruction de super-arbres (ACI IMPBIO, 03-06)• Plateforme Bioinformatique, Réseau National des Génopoles (02-05) et CNRS-STIC (04-05)

Contrats

Au travers de projets soutenus par les ACI Nouvelles Interfaces des Mathématiques (NIM), Masses de Données (MD), et Informatique,Mathématiques et Physique en Biologie Moléculaire (IMPBIO), nous collaborons avec de très nombreux laboratoires Français (Lab. deMathématiques et Institut de Biotechnologie des Plantes (IBP) d’Orsay, LORIA à Nancy, LIF à Marseille, Biométrie et Biologie Evolutive (BBE) à Lyon, Institut des Sciences de l’Evolution (ISEM) de Montpellier, Institut de Génétique Humaine (IGH) à Montpellier, Centre d’EcologieFonctionnelle et Evolutive (CEFE) de Montpellier …).


(moins de deux ans) et déjà très cités (top 1%) ; le classement est effectué tous les deux mois, et seuls deux articles français ont été distinguésen 2005 (tous domaines confondus)

• O. Gascuel est nommé (2003) Président du Conseil Scientifique de l’ACI Informatique, Mathématiques et Physique en Biologie Moléculaire (IMPBIO), qui a en charge de coordonner et financer les recherches, les services, et l’animation scientifique dans le domaine. Une continuation est en discussion avec l’ANR

• Action de collaboration France-Québec avec l’Université de Montréal sur les modèles d’évolution moléculaire• Responsable scientifique du partenariat France-Afrique en Bioinformatique. Cette initiative, lancée par le NEPAD (Nouveaux Partenariats pour la

Développement de l’Afrique, branche scientifique et technique de l’OUA) et le CNRS vise à doter l’Afrique d’une certaine autonomie en matièrede bioinformatique. Dans ce cadre, nous avons engagé une coopération avec le Malaria Research Center de l’Université de Pretoria (SA) surl’étude de Plasmodium falciparum

• Association au projet Computational Ressources for the Tree of Life de la NSF (Etats-Unis)• Articles publiés en 2002-05 avec des chercheurs du Canada, de Nouvelle-Zélande, des Etats-Unis, de Belgique, d’Australie et d’Allemagne


1. Problématique scientifique et positionnement De nombreux génomes complets sont aujourd’hui disponibles, notamment celui de l’homme, de la souris, du tétraodon et de très nombreuses bactéries. La proximité relative de certains de ces génomes avec le génome humain constitue une aide précieuse pour décrypter ce dernier. Les études de génomique comparative dans le domaine bactérien, ainsi que sur la levure et ses proches parents, donnent des indications précieuses sur la dynamique évolutive des génomes au sein des différents règnes. De plus, les données post-génomiques, en particulier issues des puces à ADN, sont maintenant produites en abondance et à bas coût (Bertone et al., 2004, Science 306(5705):2242-6), ce qui permet d’avancer à grands pas dans la compréhension de la fonction des gènes, de leurs interactions et de leur régulation. Les enjeux scientifiques, technologiques et médicaux sont considérables, comme en témoigne la presse spécialisée et grand public. La bioinformatique est ainsi en plein développement, et l’impact des publications en bioinformatique est particulièrement élevé. L’exemple le plus frappant est l’algorithme BLAST (alignement de séquences et recherche dans les banques ; Altschul et al., 1990, J. Mol. Biol. 215:403-10), cité près de 40.000 fois, ce qui en fait le travail scientifique le plus cité de tous les temps. D’autres travaux de bioinformatique atteignent des taux de citation très élevés, par exemple l’algorithme Neighbor Joining (reconstruction phylogénétique basée sur l’emploi de distances évolutives ; Saitou et Nei, 1987, Mol. Biol. Evol. 4:1073-1095) a été cité plus de 10.000 fois. Cet impact majeur s’explique par le besoin toujours croissant d’exploiter les données de la biologie à grande échelle, mais aussi par la qualité remarquable des recherches méthodologiques qui sont effectuées dans le domaine. En effet, l’exploitation des données génomiques et post-génomiques fait appel à des méthodes mathématiques et informatiques de plus en plus complexes, et plusieurs chercheurs de renom du domaine math-info se sont tournés vers la bioinformatique, par exemple Richard Karp (théorie de la complexité), Gene Myers (stringologie), ou David Aldous (arbres et graphes aléatoires). En particulier, la taille des données impose des algorithmes de plus en plus performants, par exemple pour comparer entre eux des génomes complets. De plus, de nombreux problèmes biologiques sont mal résolus et nécessitent d’être modélisés toujours plus finement pour que les méthodes informatiques soient opérationnelles. Dans ce cas, outre des travaux de nature mathématique sur les modèles, il importe de conduire une réflexion de type algorithmique pour déterminer ce qui est calculable à partir des données aujourd’hui disponibles. Le plus souvent on ne peut s’arrêter à un constat de NP-difficulté, il faut « faire avec » et mettre en place des heuristiques performantes. Les recherches en bioinformatique imposent donc à la fois des développements méthodologiques importants, mais aussi un grand pragmatisme et des interactions constantes avec le monde de la biologie. L’équipe de bioinformatique du LIRMM regroupe aujourd’hui 8 chercheurs permanents, 10 doctorants, 1 post-doctorant, et un ingénieur de recherche en CDD. Nous avons des collaborations étroites sur Montpellier avec l’INRA et l’Institut des Sciences de l’Evolution (ISEM), collaborations qui ont été formalisées par la création d’une équipe projet multi-laboratoire, soutenue par le CNRS, l’Université Montpellier 2 et l’INRA. Egalement, plusieurs autres membres du LIRMM participent à nos travaux en bioinformatique et nous avons accueilli de nombreux chercheurs invités au cours de ces dernières années. L’objectif de notre équipe est le développement de méthodes et d’algorithmes pour la biologie moléculaire. Est visée, de manière générale, l’exploitation des données produites par la biologie à grande échelle, qu’il s’agisse des génomes, des puces à ADN ou du protéome. Les champs d’investigation méthodologiques et les outils sont liés aux domaines suivants :

• Statistiques, probabilités, apprentissage, analyse des données, classification

• Algorithmique du texte, algorithmique combinatoire, optimisation stochastique

Et nos domaines d’application privilégiés en biologie sont :

• Reconstruction phylogénétique, modèles d’évolution

• Alignement, recherche de motifs, prédiction structurale et fonctionnelle

• Identification et évolution des séquences répétées

• Analyse des données de puces à ADN (transcriptome)

• Analyse du protéome

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2. Résultats obtenus 2002-2005 Dans l’ensemble de nos travaux nous essayons de combiner des résultats théoriques solides avec des applications réelles, issues de la biologie moléculaire et de la génomique. Cette approche est illustrée ci-dessous par une description (non-exhaustive) de nos résultats récents.

2.1. Algorithmique des séquences

On sait maintenant que les séquences répétées constituent une part importante des génomes (jusqu’à 50% dans le génome humain). Mais de nombreuses questions demeurent quant a leur évolution et leur fonction. Leur localisation au sein des génomes est elle-même difficile car ces répétitions ne sont (presque) jamais exactes. En collaboration avec O. Delgrange (Univ. Mons-Hainaut), nous avons conçu une méthode de détection de répétitions en tandem approchées, le logiciel STAR [Delgrange et Rivals, 2004]. Elle se base sur un critère de quantité d'information et permet d'optimiser la recherche, ce qui clarifie les répétitions trouvées et représente une garantie par rapport aux approches heuristiques, telles que le logiciel Tandem Repeats Finder de Gary Benson (1999), par exemple. Nous avons implanté notre méthode et l'avons mise à disposition sur internet grâce à un serveur dédié1. En collaboration avec l'équipe de Ph. Jarne du CEFE (Montpellier), nous utilisons ce logiciel pour détecter des micro-satellites et analyser leur distribution dans les génomes eucaryotes. La variabilité des séquences répétées en tandem en font des marqueurs génétiques importants pour étudier l'évolution des populations, par exemple humaines, ou pour identifier les gènes responsables d'une maladie donnée. A cause de cette variabilité, des individus ont une probabilité élevée de porter des allèles différents à un locus (endroit du génome) où se situe une répétition en tandem. Pour comprendre ce qui distingue deux populations et évaluer leurs différences génétiques, ou bien pour déterminer des modifications de ces répétitions qui sont liées à une maladie, il faut être capable de comparer les allèles de répétitions en tandem. Pour cela, nous avons conçu la première méthode d'alignement exacte d'allèles de répétitions en tandem [Bérard et Rivals, 2003]. Cette méthode trouve en temps polynomial le meilleur alignement qui tient compte des mutations classiques et des événements de duplication en tandem. Nous avons étudié la complexité et l'approximabilité de problèmes concernant la comparaison de séquences. Il s'agit de questions sur le calcul de séquences consensus, le calcul de la similarité entre k séquences circulaires, et la conception de graines pour les algorithmes de recherches de similarité par filtration. Dans tous les cas, nous avons montré la NP-complétude, l'intraitabilité paramétrique pour certains paramètres, mais aussi prouvé des bornes d'inapproximabilité non constantes et exhibé quelques algorithmes d'approximation polynomiaux. Ces résultats éclairent un axe majeur de la bioinformatique, qui est la recherche dans les banques de séquences. En effet, lorsqu'un biologiste désire savoir quelles autres séquences ressemblent à sa séquence (celle qu'il vient de séquencer, ou étudie en particulier), il recherche parmi les millions de séquences connues lesquelles lui sont similaires. Pour cela, il utilise un algorithme rapide et heuristique par filtration (typiquement le logiciel BLAST). La conception de graines est une phase décisive des algorithmes modernes de fouille de banques. Ces algorithmes sont promis à un grand avenir car ils améliorent de plusieurs ordres de grandeur le temps de calcul par rapport à BLAST. Nos résultats apportent la preuve que les algorithmes publiés récemment sont quasi-optimaux [Nicolas et Rivals, 2005b].

2.2. Algorithmes pour reconstruire l’évolution

Nous avons été à l’origine de plusieurs méthodes performantes pour reconstruire l’histoire évolutive (ou phylogénie) d’un ensemble de séquences. Nous nous sommes d’abord consacrés aux approches de distance [Desper et Gascuel, 2002, 2004, 2005] qui consistent à calculer toutes les distances évolutives entre chaque paire de séquences, puis à construire un arbre à partir de la matrice de distances ainsi obtenue. Ces approches sont très rapides et permettent de traiter plusieurs milliers de séquences. Mais en passant par l’intermédiaire des distances on perd de l’information. Les méthodes les plus fiables utilisent une modélisation probabiliste de l’évolution des séquences. Au sein d’un modèle fixé a priori, elles calculent l’arbre (y compris les longueurs de branches) le plus vraisemblable compte tenu des données. Outre sa fiabilité, cette approche a de nombreuses qualités, comme de

1 http://atgc.lirmm.fr/STAR

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permettre des tests statistiques pour départager des hypothèses concurrentes. Mais elle était considérée comme très lourde en temps calcul. Nous avons diminué ses temps calcul d’un ordre de grandeur [Guindon et Gascuel, 2003], en proposant un algorithme qui optimise simultanément la structure de l’arbre et ses longueurs de branche, au lieu d’alterner les deux optimisations. On peut avec cet algorithme reconstruire des phylogénies portant sur des centaines de séquences en quelques minutes, alors que ce type de calcul nécessitait des jours de calcul, voire était impossible auparavant. Cet algorithme a été intégré dans un logiciel convivial, PHYML, qui est téléchargeable sur le Web, et nous avons mis en place un serveur [Guindon, Lethiec, Duroux et Gascuel, 2005] qui permet d’exécuter PHYML en ligne2. La qualité des résultats, la vitesse, et la facilité d’utilisation, ont fait que de très nombreux chercheurs emploient et citent aujourd’hui PHYML. Nous avons été à ce titre distingués par le Science Citation Index de l’ISI, comme indiqué plus haut. Nous travaillons également sur la construction de super-arbres : la donnée de ce problème est un ensemble de phylogénies couvrant des ensembles d’espèces qui diffèrent partiellement et qui présentent (potentiellement) certains désaccords topologiques. Etant donné une telle collection d’arbres, on cherche à produire un arbre incorporant l’ensemble des espèces présentes dans la collection de départ et dont la topologie représente aussi bien que possible (suivant divers critères)

Combinaison d’arbres phylogénétiques

celle des arbres de départ. On appelle « superarbre » un tel arbre construit à partir d’arbres plus petits. Les méthodes de superarbre devraient jouer un rôle essentiel dans la construction de l’Arbre de la Vie (reliant l’ensemble des espèces vivantes dans un schéma arboré), puisque les bases de données (par exemple TreeBase) contiennent un très grand nombre d’arbres phylogénétiques (issus notamment de gènes différents) qu’il « suffit » d’assembler. Notre approche du problème est de type combinatoire, et les méthodes qui nous intéressent ont pour point commun de présenter un faible taux d’erreur de type 1 (arêtes incorrectes par rapport à la phylogénie attendue). Nos travaux [Berry et Nicolas, 2004 ; Berry et al, 2005] apportent des résultats théoriques (algorithmes plus rapides, preuves de difficulté) pour des problèmes difficiles et bien identifiés, ainsi que des nouvelles méthodes heuristiques de construction de superarbre.

2.3. Modélisation statistique de l'évolution moléculaire

A l'heure actuelle, les modèles probabilistes utilisés pour représenter l’évolution moléculaire sont trop simples. Essentiellement, ils sont homogènes (modalités d'évolution uniformes le long des séquences) et stationnaires (modalités constantes au cours du temps), alors que de nombreux résultats récents indiquent au contraire de grandes variations, tant à travers les séquences qu'au cours du temps (on parle alors d’hétérotachie). A cause de ces hypothèses simplificatrices, les reconstructions phylogénétiques sont souvent entachées d'artefacts, qui sont en général difficiles à détecter. En 2 http://atgc.lirmm.fr/phyml/

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conséquence, un de nos axes de recherche consiste à développer des modèles plus complexes, c'est-à-dire à la fois plus réalistes et plus flexibles, dans l'espoir d'aboutir à des reconstructions phylogénétiques plus fiables. Mais de tels modèles sont difficilement manipulables, et nécessitent des implémentations sous formes de Chaînes de Markov Monte Carlo (MCMC), notamment dans un cadre Bayésien. De nombreuses difficultés doivent être résolues. D'une part, il faut des méthodes d'échantillonnage efficaces, notamment dans l'objectif d'appliquer ces méthodes sur des jeux de données de grande taille. D'autre part, il faut développer des méthodes fiables de comparaison de modèles, en particulier basées sur le facteur de Bayes. Au cours des deux dernières années, nous avons réalisé un premier travail visant à prendre en compte l'hétérogénéité des modalités d'évolution à travers les séquences protéiques [Lartillot et Philippe, 2004]. Essentiellement, chaque site de la protéine est doté de son propre profil biochimique, défini sous la forme d'un profil de probabilité sur les 20 acides aminés. Des méthodes d'échantillonnage Monte Carlo efficaces pour traiter ce genre de modèles ont été développées, permettant en particulier de calculer les facteurs de Bayes avec une plus grande précision que les méthodes couramment utilisées. Ceci a permis de montrer que les modèles site-hétérogènes proposés sont plus performants que les modèles phylogénétiques classiques [Lartillot et Philippe, 2005]. Des applications préliminaires dans le cadre de la phylogénie des eukaryotes, et de celle des animaux, semblent indiquer que la prise en compte de l'hétérogénéité permet en outre de lever un certain nombre d'artefacts (article en préparation).

2.4. Analyse des données d'expression génique

Analyse de données de puce à ADN

(PERMUT MATRIX)

Un des aspects limitant de ces techniques est la variabilité expérimentale. Pour s'en affranchir, il convient de réaliser des répétitions expérimentales en établissant un plan d'expériences. Souhaitant tirer parti de ces répétitions dans le cadre de la classification non-supervisée, nous avons proposé un algorithme de classification qui se sert de l'information des répétitions. Pour chacune des variables ou conditions de l'étude, un individu (gène ou protéine) est défini directement par l'ensemble de ses répétitions expérimentales. Celles-ci sont donc directement utilisées durant le processus de classification au travers de modèles probabilistes [Celeux, Martin et al, 2005]. Toujours dans le but de tirer parti de l'information des répétitions, nous avons également étudié la stabilité des classes obtenues lors d'une classification hiérarchique. Cette évaluation est basée sur une méthode de bootstrap, qui permet de calculer la stabilité de chacun des noeuds de l'arbre [Bréhélin et Martin, 2005]. Cela donne la possibilité d'identifier les classes suffisamment stables pour être étudiées par le biologiste.

Les puces à ADN ainsi que les études protéomiques [Weiller, Caraux et al, 2004] fournissent une photographie de la vie cellulaire à un instant donné. Cette photographie peut être utilisée pour caractériser un ou plusieurs tissus, pour comparer différentes conditions biologiques afin de mieux comprendre les mécanismes biologiques impliqués dans l'activité cellulaire. L'acquisition des données transcriptomiques (puces à ADN) et protéomiques soulève différentes problématiques d'analyse, et en particuler des problèmes de classification supervisée et non supervisée. Dans le cas supervisé, il peut s'agir par exemple de diagnostiquer une pathologie particulière via une étude transcriptomique sur des tissus de patients sains et malades. Dans le cas non supervisé, il s'agit d'identifier des groupes de gènes ou de protéines ayant des niveaux d'expression similaires entre différentes conditions ou variables définies par le biologiste. Les classes ainsi réalisées permettent d'identifier des gènes/protéines co-exprimés pouvant ainsi partager des fonctions proches au sein de la cellule.

150

Nous nous sommes intéressés au problème de la classification non-supervisée de cinétique d'expression de gènes, lorsque l’on dispose de connaissances a priori. En effet, il arrive souvent que les biologistes aient par avance une certaine idée du profil des classes de gènes qu'ils attendent. Or, si les gènes qui composent les classes d'intérêt sont sous-représentés au regard de tous les autres gènes, ces classes risquent de ne pas apparaître dans le résultat de la classification. Nous avons proposé une approche Bayésienne à ce problème sous la forme d'un modèle probabiliste des cinétiques, dont les paramètres sont soumis à une distribution de probabilité a priori qui intègrent les connaissances dont on dispose [Bréhélin, 2005a]. La partie théorique concernant l'algorithme d'apprentissage est détaillée dans l’article [Bréhélin, 2005b], qui a été élu meilleur article de la conférence d'apprentissage CAp'05. Finalement, nous avons enrichi les approches de classification non-supervisée en proposant diverses méthodes de réorganisation (sériation) optimale des gènes/protéines, avec ou sans la contrainte de l'arbre de classification. Associée à une représentation graphique du tableau des données d'expression, cette approche donne des résultats très convaincants. Elle a été implémentée dans le logiciel convivial, PERMUTMATRIX, qui est en distribution libre [Caraux et Pinloche, 2005].

3. Prospective La période qui vient de s’écouler a été très positive, et nous poursuivrons certainement des travaux dans la continuité des précédents, notamment sur les aspects algorithmiques des séquences et des arbres. Dans le même temps, notre équipe est aujourd’hui relativement importante et nous pouvons maintenant nous attaquer à l’analyse bioinformatique de problèmes biologiques complexes, que nous serons à même de traiter suivant un grand nombre d’aspects (séquence, structure, évolution, régulation etc.). Notre objectif est ainsi d’orienter nos travaux vers deux projets de grande ampleur : l’arbre de la vie, et l’exploration du génome et du transcriptome de Plasmodium falciparum, qui est l’agent de la malaria (responsable de plus de deux millions de morts chaque année dans le monde). Plus précisément, nous nous investirons dans les domaines suivants :

3.1. Algorithmique du texte, à l’échelle génomique

Nous avons conçu jusqu'à présent plusieurs algorithmes permettant trouver des répétitions, des motifs dans des textes ou de comparer des séquences. Dans l'avenir, nous nous concentrerons sur les problèmes de passage à l'échelle pour traiter rapidement des génomes complets ou comparer un grand nombre de séquences avec ces algorithmes. En effet, le séquençage de très nombreux génomes (cf. « La course aux génomes », La Recherche, Octobre 2005) ou l'acquisition massive de données biologiques exigent pour une utilisation routinière une amélioration de l'efficacité des algorithmes existants. Par exemple, nous envisageons le problème de comparer rapidement 2 à 2 des génomes bactériens complets. Ce type de comparaison pose des problèmes spécifiques à cause de modifications portant sur des segments de chromosomes et de par la circularité de ces génomes.

3.2. La modélisation des processus évolutifs

Nos travaux concernent les niveaux moléculaire (par exemple les modèles hétérotaches) et génomique (par exemple les duplications ou les réarrangements), ainsi que les problèmes méthodologiques inhérents (par exemple, la combinatoire des modèles de duplications et de réarrangements, les modèles de Markov non homogènes, ou les méthodes statistiques de sélection de modèles).

3.3. L’application des méthodes d’apprentissage statistique

Notre objectif est d’attaquer divers problèmes de prédiction (par exemple, la fonction des gènes, ou les interactions protéiques) ainsi que d’analyser les données du transcriptome et du protéome (par exemple, l’analyse différentielle, le clustering des gènes corégulés, ou le diagnostic médical).

151

3.4. L’arbre de la vie et la biodiversité

L'explosion récente des données génomiques chez un grand nombre d'organismes rend aujourd’hui envisageable de reconstruire dans son intégralité l’arbre de la vie. C’est l’objectif du programme Assembling the Tree of Life (auquel nous sommes associés) mis en place aux USA en 2002, avec en ligne de mire l’inventaire et la préservation de la biodiversité. La taille des données pose cependant des problèmes algorithmiques difficiles. De plus, on est confronté à des données lacunaires, certains gènes étant absents ou non séquencés chez certaines espèces, et éventuellement contradictoires du fait de transferts horizontaux éventuels.

3.5. L’exploration des données (génome, transcriptome) de Plasmodium falciparum

Cet organisme pose de nombreuses questions, aussi bien au niveau séquence (par exemple la composition très riche en AT qui rend l’alignment problématique, le faible nombre de gènes annotés, ou les inserts que l’on trouve dans de nombreuses protéines), qu’en ce qui concerne les mécanismes de régulation et les voies métaboliques, qui sont essentiellement inconnus à ce jour.

Arbre des primates reconstruit grâce à PHYML à partir des

Séquences d’ADN représentant plus de 900.000 paires de base



• Denis Bertrand. Algorithmes pour la reconstruction d’histoires de duplication en tandem. UM2 (Montpellier) - Biologie Santé - bourse Ministère – 2005. Encadrant : O. Gascuel. Denis est ATER d’informatique à l’UM2.

• Elodie Duprat. Analyse évolutive, structurale et prédictive de la super famille du MHC. UM2 (Montpellier) - Biologie Santé - bourse Ministère – 2005. Co-encadrement (50/50) : M.-P. Lefranc (IGH) et O. Gascuel. Elodie est ATER de bioinformatique à Paris VII.

• François Nicolas. Alignement, séquence consensus, recherche de similarité : complexité et approximabilité. UM2 (Montpellier) - Informatique - bourse Ministère – 2005. Encadrant principal : E. Rivals, encadrant secondaire : O. Gascuel

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• Séverine Bérard. Comparaison de Séquences Répétées en Tandem et Application à la Génétique. UM2 (Montpellier) – Informatique – bourse Ministère – 2003. Encadrant principal : E. Rivals ; encadrant secondaire : O. Gascuel. Séverine a été recrutée CR2 en 2005 dans l’équipe de Bioinformatique de l’INRA Toulouse.

• Stéphane Guindon. Méthodes et Algorithmes pour l'Approche Statistique en Phylogénie. UM1 (Montpellier) - Biologie Santé - bourse Ministère – 2003. Encadrant : O. Gascuel. Stéphane a joué un rôle clef dans le succès de PHYML. Il est en post-doc à l’Université d’Auckland depuis septembre 2003, où il a réalisé un travail remarquable sur l’évolution de HIV. Il a été classé 1er sur le concours CR2 en CID 44 du CNRS et rejoindra notre équipe en début 2006.

• Vincent Ranwez. Méthodes Efficaces pour Reconstruire de Grandes Phylogénies. UM2 (Montpellier) – Informatique - bourse Ministère – 2002. Encadrant : O. Gascuel Vincent a été engagé en 2002 par la société de biotech Clinigenetics à Nîmes. Il est Maître de Conférence à l’UM2 depuis Janvier 2005, rattaché à l’Institut des Sciences de l’Evolution.

• Olivier Elemento. Reconstruire l’histoire évolutive des séquences répétées en tandem. UM1 (Montpellier) – Biologie Santé - bourse Ministère – 2002. Co-encadrement (50/50) : O. Gascuel et M.-P. Lefranc (IGH). Olivier est post-doc à l’Université de Yale, aux Etats-Unis.

4.2. HDR

• Eric Rivals. Algorithmes d’analyse de séquences en bioinformatique, périodicité et répétitions. CR1 au LIRMM. 2005.

• Richard Nock. Phénomènes de Complexité et Concentration en Classification : Applications en Apprentissage Automatique, Data Mining et Analyse d'Images. Prof. à l’Université d’Antille-Guyanne. 2002. Richard a effectué sa thèse au LIRMM en 1998 sous la direction d’O. Gascuel. Il a été nommé cette année là maître de conférence à la Guadeloupe. Il effectue une carrière de chercheur remarquable, avec plus de 50 publications internationales à ce jour.

4.3. Publications 2002-2005


[1] Desper R., Gascuel O., The minimum-evolution distance-based approach to phylogeny inference”, in Mathematics of Evolution and Phylogeny, O. Gascuel (ed.), Oxford University Press, 1-32, 2005. [2] Gascuel O., Bertrand D., Elemento O., Reconstructing the duplication history of tandemly repeated sequences, in Mathematics of Evolution and Phylogeny, O. Gascuel (ed.), Oxford University Press, 205-235, 2005. [3] Galtier N., Gascuel O., Jean-Marie A., An introduction to Markov models in molecular evolution, in "Statistical Methods in Molecular Evolution", R. Nielsen (ed.), Springer, 1-26, 2004. [4] Gascuel O., Getting a Tree Fast: Neighbor Joining and Distance Based Methods, in Current Protocols in Bioinformatics, A. Baxevanis, D. Davison, C. Hogue, R. Page, L. Stein, G. Stormo (Eds), Wiley, 6.3.1-6.3.18, 2003.

Edition d’ouvrages - Audience internationale

[1] Gascuel O., Mathematics of Evolution and Phylogeny, Oxford University Press, 2005, 440 pages.


[1] Berry V., Semple C., Fast Computation of Supertrees for Compatible Phylogenies with Nested Taxa, Systematic Biology, in press. [2] Lartillot N., Philippe H., Computing Bayes Factors using Thermodynamic Integration, Systematic Biology, 2005, in press.

153

[3] Philippe H., Brinkmann H., Delsuc F., Lartillot N., Phylogenomics, Annual Review of Systematics, Ecology and Evolution , 2005, in press. [4] Duprat E., Lefranc M.-P., Gascuel O., A simple method to predict protein binding from aligned sequences — application to MHC superfamily and beta2-microglobulin, Bioinformatics, 2005, in press. [5] Hordijk W., Gascuel O., Improving the Efficiency of SPR Moves in Phylogenetic Tree Search Methods Based on Maximum Likelihood, Bioinformatics, 2005, in press. [6] Berry V., Nicolas F., Improved parametrized complexity of the maximum agreement subtree and maximum compatible tree problems, IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinfomatics, 2005, in press. [7] Hordijk W., Kauffman S. A., Correlation Analysis of Coupled Fitness Landscapes, Complexity 10(6), 42-49, 2005. [8] Celeux, G., Martin, O., Lavergne, C., Mixture of linear mixed models for clustering gene expression profiles from repeated microarray experiments, Statistical Modelling, 5(3), 243-267, 2005. [9] Gonze D., Pinloche S., Gascuel O., Van Helden J., Discrimination of yeast genes involved in methionine and phosphate metabolism on the basis of upstream motifs, Bioinformatics, 21(17), 3490-3500, 2005. [10] Philippe, H. , Lartillot, N., Brinkmann, H., Multigene analyses of bilaterian animals corroborate the monophyly of Ecdysozoa, Lophotrochozoa and Protostomia, Molecular Biology and Evolution , 22, 1246-1253, 2005. [11] Rodrigue, N., Lartillot, N., Bryant, D. And Philippe, H., Site interdependence attributed to tertiary structure in amino acid sequence evolution, Gene 347, 207-217, 2005. [12] Nicolas F., Rivals E., Hardness Results for the Center and Median String Problems under the Weighted and Unweighted Edit Distances, Journal of Discrete Algorithms, 3(2-4), 390-415, 2005. (improved version of CPM’03) [13] Guindon, S., Le Thiec, F., Duroux, P., Gascuel, O., PHYML Online: a web server for fast maximum likelihood-based phylogenetic inference, Nucleic Acid Research 33 (web server issue), 557-559, 2005. [14] Alkan C., Tuzun E., Buard J., Lethiec F., Eichler E.E., Bailey J.A., Sahinalp S.C., Manipulating Multiple Sequence Alignments via MaM and WebMaM, Nucleic Acid Research 33 (web server issue), 295-298, 2005. [15] Caraux, G., And Pinloche, S., Permutmatrix: A Graphical Environment to Arrange Gene Expression Profiles in Optimal Linear Order, Bioinformatics 21: 1280-1281, 2005. [16] Elemento, O., Gascuel, O, An Exact and Polynomial Distance-Based Algorithm to Reconstruct Single Copy Tandem Duplication Trees, Journal of Discrete Algorithms 3, 362-374, 2005 (improved version of CPM’03) [17] Bertrand, D., Gascuel, O.,Topological Rearrangements and Local Search Method for Tandem Duplication Trees, IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics, 2(1), 15-28, 2005 (improved version of WABI’04). [18] Anisimova M., Yang Z., Molecular evolution of the hepatitis delta virus antigen gene: recombination or positive selection ?, Journal of Molecular Evolution, 59(6), 815-26, 2004. [19] Chevalier, F., Martin, O., Rofidal, V., Devauchelle, A.-D., Barteau, S., Sommerer, N., Rossignol, M., Proteomic investigation of natural variation between Arabidopsis ecotypes, Proteomics, 4(5):1372-1381, 2004.

154

[20] Delgrange O., Rivals E., STAR: an algorithm to Search for Tandem Approximate Repeats, Bioinformatics, 20(16), 2812-2820, 2004. [21] Gascuel, O., Mckenzie, A., Performance Analysis of Hierarchical Clustering Algorithms, Journal of Classification 21, 3-18, 2004. [22] Weiller, G. F., Caraux, G., Sylvester, N., The Modal Distribution of Protein Isoelectric Points Reflects Amino Acid Properties Rather Than Sequence Evolution, Proteomics 4: 943-949, 2004. [23] Rivals E., A Survey on Algorithmic Aspects of Tandem Repeats Evolution, International Journal of Foundations of Computer Science, Vol. 15(2), 225-257, 2004. [24] Lartillot, N., Philippe, H., A Bayesian Mixture Model for Across-Site Heterogeneities in the Amino-Acid Replacement Process, Molecular Biology and Evolution 21(6):1095-1109, 2004. [25] Desper, R., Gascuel, O., Theoretical Foundation of the Balanced Minimum Evolution Method of Phylogenetic Inference and its Relationship to Weighted Least squares Tree Fitting, Molecular Biology and Evolution 21(3):587-598, 2004. [26] Rahmann, S., Rivals, E., The Number of Missing Words in Random Texts, Combinatorics, Probability and Computing 12, 73-87, 2003. [27] Rivals, E., Rahmann, S., Combinatorics of Periods in Strings, Journal of Combinatorial Theory - Series A, 104(1), 95-113, 2003. [28] Denis, F., Gascuel, O., On the consistency of the minimum evolution principle, Discrete Applied Mathematics 127(1) :63-77, Computational Molecular Biology Series - Issue IV, 2003. [29] Gascuel, O., Hendy, M., Jean-Marie, A., Mclachlan, R., The Combinatorics of Tandem Duplication Trees, Systematic Biology 52 :110-118, 2003. [30] Guindon, S., Gascuel, O., A simple, fast and accurate method to estimate large phylogenies by maximum-likelihood, Systematic Biology 52, 696-704, 2003. [31] Berard, S., Rivals, E., Comparison of Minisatellites, Journal of Computational Biology, 10(3-4), p. 357-372, 2003. [32] Desper, R., Gascuel, O., Fast and Accurate Phylogeny Reconstruction Algorithms Based on the Minimum-Evolution Principle, Journal of Computational Biology 9(5), 687-705, 2002. (improved version of WABI’02, LNCS 2452, 357-374). [33] Ranwez, V., Gascuel, O., Improvement of distance-based phylogenetic methods by a local maximum likelihood approach using triplets, Molecular Biology and Evolution, 19(11), 1952-1963, 2002. [34] Elemento, O., Gascuel, O., A fast and accurate distance algorithm to reconstruct tandem duplication trees, Bioinformatics 18 (Suppl. 2, Proceedings of ECCB’2002), 92-99, 2002. [35] Guindon, S., Gascuel, O., Efficient biased estimation of evolutionary distances when substitution rates vary across sites, Molecular Biology and Evolution, 19(4), 534-543, 2002. [36] Elemento, O., Gascuel, O., Lefranc M.-P., Reconstructing the duplication history of tandemly repeated genes, Molecular Biology and Evolution, 19(3), 278-288, 2002.


[1] Lartillot N., Philippe H., CAT : Un Modèle Phylogénétique Bayésien Permettant De Prendre En Compte l'Hétérogénéité Des Processus De Substitution Entre Sites Dans Les Alignements Protéiques, Biosystema, 22, 97-104, 2004.

155


[1] Bréhélin, L., Clustering Gene Expression Series with Prior Knowledge, 5th Workshop on Algorithms in Bioinformatics (WABI'05), LNCS, 2005, in press. [2] Berry V., Francois N., Guillemot S., Paul C., On the Approximation of Computing Evolutionary Trees, 11th Annual International Conference on Computing and Combinatorics (COCOON'05), LNCS 3595, 115-125, 2005. [3] Nicolas F., Rivals E., Hardness of Optimal Spaced Seed Design, Proc. of the 16th Annual Symposium on Combinatorial Pattern Matching (CPM’05), LNCS 3537, 144-155, 2005. [4] Delgrange O., Rivals E., Modular Data Compression to Optimally Locate Regular Segments in Sequences. Application to DNA Sequence Analysis, 26th Symposium on Information Theory in the Benelux (IT05), pp. 105-112, 2005. [5] Berard, S., Bergeron, A., Chauve, C, Conservation of Combinatorial, Structures in Evolution Scenarios, 2nd RECOMB ComparativeGenomics Satellite Workshop, Bologna, LNCS 338, 1-14, 2004. [6] Berry V., Nicolas F., Maximum Agreement and Compatible Supertrees in Proc. 15th Annual Symposium on Combinatorial Pattern Matching (CPM’04), LNCS 3109, 205-219, 2004. [7] Bertrand, D., Gascuel, O., Topological Rearrangements and Local Search Method for Tandem Duplication Trees, Workshop on Algorithms in Bioinformatics (WABI’04), LNCS 3240, 374-387, 2004. [8] Nicolas, F., Rivals, E., Complexities of the Centre and Median String Problems, Fourteenth Annual Symposium on Combinatorial Pattern Matching (CPM’03), Mexico, LNCS 2676, 315-327, 2003. [9] Elemento, O., Gascuel, O, An Exact and Polynomial Distance-Based Algorithm to Reconstruct Single Copy Tandem Duplication Trees, Fourteenth Annual Symposium on Combinatorial Pattern Matching (CPM’03), Mexico, LNCS 2676, 96-108, 2003. [10] Desper, R., Gascuel, O., Fast and Accurate Phylogeny Reconstruction Algorithms Based on the Minimum-Evolution Principle, Workshop on Algorithms in Bioinformatics (WABI’03), LNCS 2452, 357-374, 2003 [11] Elemento, O., Gascuel, O., A fast and accurate distance algorithm to reconstruct tandem duplication trees, European Conference of Computational Biology (ECCB’02), actes publiés dans Bioinformatics 18 (Suppl. 2 ; cf ci-dessus), 92-99, 2002. [12] Marquet F., Company O., Krut S., Gascuel O., Pierrot F., Control of a 3-dof over-actuated parallel mechanism, DETC'02: Design Engineering Technical Conferences - Computers and Information in Engineering Conference, 458, 2002.

Conférences avec actes publiés et comité de lecture (audience nationale)

[1] Bruyere C., Rivals E., Lecharny A., Formation of the Arabidopsis Pentatricopeptide Repeat (PPR) Protein Family, Journées Ouvertes de Biologie, d’Informatique et de Mathématiques (JOBIM), 291-298, 2005. [2] Duprat E., Lefranc M.-P., Gascuel O., Prédire l’interaction des protéines de la superfamille du MHC avec la beta2-microglobuline en combinant classifieur Bayesien ''naïf'' et alignement multiple IMGT, Journées Ouvertes de Biologie, d’Informatique et de Mathématiques (JOBIM), 405-416, 2005. [3] Criscuolo A., Berry V., Douzery V., Gascuel O., SDM: une méthode de distance rapide pour les études de phylogénomique, Journées Ouvertes de Biologie, d’Informatique et de Mathématiques (JOBIM), 231-244, 2005.

156

[4] Brehelin L., Martin O., Evaluation des classes d'une hiérarchie par la prise en compte des répétitions expérimentales, Journées Ouvertes de Biologie, d’Informatique et de Mathématiques (JOBIM), 125-134, 2005. [5] Brehelin L., Clustering gene expression series with prior knowledge, Conférence francophone sur l'apprentissage automatique (CAP), 231-246, 2005. Elu meilleur article de la conférence [6] Brehelin L., Une approche bayésienne pour la classification de cinétiques d'expression, Journées Ouvertes de Biologie, d’Informatique et de Mathématiques (JOBIM), actes sur cdrom, 2004. [7] Berard S., Rivals E., Comparaison de Séquences avec Amplifications et Contractions, ROADEF'03: Congrès de la Société Française de Recherche Opérationnelle et d'Aide à la Décision, 169-170, 2003. [8] Ranwez V., Gascuel O., TripleML : une méthode de reconstruction phylogénétique améliorant les méthodes de distance, Journées Ouvertes Biologie, Informatique et Mathématiques (JOBIM), 37-46, 2002. [9] Berard S., Rivals E., Comparaison de Minisatellites, Journées Ouvertes Biologie Informatique et Mathématiques (JOBIM), 261-262, 2002.


[1] Rivals E., Berard S., Alignement de Séquences avec des Opérations non-Communicatives, Francoro IV, Fribourg, Suisse, 2004. [2] Gascuel O., Reconstructing Evolution from sequence data, Opening session of the program “Genomics, Mathematics and Informatics, Institut Henri Poincaré, Paris, 2003. [3] Gascuel O., Very fast algorithms for phylogenetic tree inference, Annual Phylogeny Meeting, Kaikoura, Nouvelle-Zélande, 2003.

[4] Gascuel O., Phylogeny reconstruction, From genome to life, Cargese, 2002.


[1] Rivals E., Analyse des Génomes: Quels Enjeux Algorithmiques ? Rencontres des ASTI : Sciences et Technologies de l'Information , Clermont-Ferrand, 2005. [2] Lartillot N., CAT : Un Modèle Phylogénétique Bayésien permettant de prendre en compte l'Hétérogénéité des Processus de Substitution entre Sites dans les Alignements Protéiques, Congrès de la Société Française de Systématique, Museum d’Histoire Naturelle, Paris, 2003. [3] Gascuel O., Méthode rapide de maximum de vraisemblance pour la reconstruction phylogénétique, Congrés de la Société Française de Systématique, Museum d’Histoire Naturelle, Paris, 2003. [4] Rivals E., Histoires de Duplication et Répétitions en Tandem, ALBIO, Montpellier, 2002.

157

Représentation de Connaissances et Raisonnements (RCR)

RESPONSABLE : M.-L. Mugnier


J.-P. Aubert (MCF)M. Chein (PR)

M. Leclère(*) (MCF, depuis sept. 2003)M.-L. Mugnier (MCF, HDR)

A. Gutierrez (IE CNRS, affectation temporaire à l'équipe depuis juin 2005)Demande d'association en cours de R. Thomopoulos (CR INRA Montpellier)

Autres :


ThèsesHDR 1Brevets

Logiciels 2

Audience internationale Audience nationaleLivresChapitre d’ouvrages Edition d’ouvrages 1 Revues avec comité de lecture 3 (*)Conférences avec actes publiés et comité de lecture 3 2Conférences invitéesAutres conférences 2

Intelligence Artificielle, Représentation de connaissances, Raisonnements, Ingénierie des connaissances, Graphes conceptuels, Complexité et algorithmes

Permanents :

F. Comte (CIFRE, depuis oct. 2004), O. Carloni (CIFRE, depuis fév. 2005)

Thèses en cours :

• Aspect animation scientifique : co-présidence du comité de programme de ICCS'2005 (13th InternationalConference on Conceptual Structures), ICCS étant la conférence internationale de notre domaine de recherche

• Aspect publications : publication en 2002 d'un long article (41 pages) dans l’une des plus grandes revues d'intelligence artificielle, Journal of Artificial Intelligence Research (meilleur facteur d'impact selon le classement de CiteSeer http://citeseer.nj.nec.com/impact.html).

• Aspect applicatif : projet OPALES (PRIAMM, ministère de l'industrie, oct. 2000 - sept. 2003)

• Au niveau fondamental : depuis janvier 2003, rédaction d'un livre de recherche à vocation internationale (à l'heureactuelle : manuscrit de 300 pages environ) ; ce livre, présentant les bases théoriques et algorithmiques d'unefamille de formalismes de représentation de connaissances et de raisonnement issue des graphes conceptuels,s'appuie sur nos travaux de recherche depuis 1992. Il nous a paru opportun d'écrire ce livre, d'une part parce quenotre approche est parvenue à un certain degré de maturité, et d'autre part parce qu'il n'existe aucun livre équivalent dans le domaine

Faits marquants

(*) Ce rapport ne prend donc en compte les activités de Michel Leclère que depuis sa mutation

(*) 2002 (41 pages), 2003 (25 pages), 2005 (24 pages)

Internationale• Co-présidence du comité de programme de la conférence ICCS'05 (International Conference on Conceptual Structures 2005)• Comité éditorial de ICCS en 2003, 2004 et 2005Nationale• Conseil scientifique du programme interdisciplinaire du CNRS TCAN (Traitement des connaissances, Apprentissage et Nouvelles Technologies de

l'Information et de la Communication) • Comité éditorial de RFIA'03 (conférence nationale sur la Reconnaissance des Formes et l'Intelligence Artificielle) • Comité de programme d'EGC 2003 et 2004 (conférence d'Extraction et Gestion des Connaissances) • Comité de programme de RJCIA'2003 (Rencontres des Jeunes Chercheurs en Intelligence Artificielle)• Comité d'organisation et comité de programme des JNMR (journées nationales des modèles de raisonnement) du GDR I3 en 2002 et 2003• Organisation de la journée "raisonner le web sémantique avec des graphes" à la plate-forme de l'AFIA (Association Française d'Intelligence

Artificielle) en 2005

Animation

• Collaboration avec la société Mondeca dans le cadre d'un contrat CIFRE et du projet ANR EIFFEL • Collaboration avec l'IRCEM dans le cadre d'un contrat CIFRE


• Plate-forme COGITANT, sous licence GPL, http://cogitant.sourceforge.net• Interface graphique CoGUI, version beta (octobre 2005), sous licence GPL

Développement de prototypes

• INA (Institut National de l'Audiovisuel) et MSH (Maison des Sciences de l'Homme) dans le cadre du projet OPALES (2000-2003) ; cette collabo-ration se poursuit dans le cadre du projet SAPHIR qui débutera en 2006. L'équipe IHMH du LIRMM est également partenaire de ces projets

• Candidature à une ARC avec l'INRIA Sophia Antipolis en nov. 2005 (projet GRIWES)


• OPALES (projet PRIAMM, ministère de l'industrie, maître d'oeuvre : INA), oct. 2000-sept.2003. Montant : 135 k€ H.T.• Projets débutant en 2006 :

- SAPHIR (ANR-RIAM, maître d'oeuvre : INA). Montant (partagé avec l'équipe IHMH) : 188 k€

- EIFFEL (ANR-RNTL, maître d'oeuvre : Antidot). Montant : 126 k€

• Projet européen (FP6 ): LOGOS. Projet sélectionné, en phase de négociation financière. Montant : 135 k€

Contrats

• A venir dans le cadre du projet européen LOGOS qui débutera en 2006

Collaborations internationales

1. Problématique scientifique et positionnement Le problème de la représentation de connaissances est un problème central de l'intelligence artificielle : comment représenter dans un langage informatique des connaissances humaines de toutes sortes, de telle façon que cette représentation puisse être utilisée par un ordinateur pour effectuer des raisonnements ? Les applications modernes de l'informatique ont conduit à un usage généralisé des représentations de connaissances dans des contextes variés (recherche d'information, simulation, description d'ontologies de domaine, web sémantique, ... pour ne citer que quelques applications sur lesquelles nous travaillons ou avons travaillé). Typiquement, un système à base de connaissances se compose d'une base de connaissances construite à partir de la modélisation d'un domaine d'application et de mécanismes inférentiels. Les connaissances sont décrites dans un langage reposant sur un formalisme de représentation de connaissances, qui détermine à la fois les descriptions que l'on peut effectuer et les mécanismes de raisonnement associés. Nous nous intéressons aux formalismes de représentation de connaissances, et en particulier à ceux qui :

• ont une sémantique dénotationnelle, généralement logique,

• ont des mécanismes d'inférence fondés (corrects et complets) par rapport à cette sémantique,

• permettent une représentation structurée des connaissances, c'est-à-dire distinguent clairement les différents types de connaissances.

L'originalité de nos travaux consiste toutefois à étudier des formalismes basés sur des graphes (ou hypergraphes) étiquetés. Par "formalismes basés sur des graphes", nous entendons des formalismes dans lesquels non seulement les connaissances sont représentées par des graphes mais les mécanismes de raisonnement sont également réalisés par des opérations de graphes. L'étude de ces formalismes est motivée par leurs qualités en tant qu'outils de modélisation (facilité d'interprétation des objets et des raisonnements par un utilisateur final, ce qui a pu être vérifié dans plusieurs applications que nous avons développées) ainsi que par leurs qualités algorithmiques (la notion de base est celle d'homomorphisme, qui est une notion fondamentale en combinatoire). Depuis une douzaine d'années nous étudions ainsi une famille de formalismes basée sur les graphes conceptuels, d'un point de vue théorique et algorithmique, ainsi que d'un point de vue applicatif.


2.1. Résultats théoriques fondamentaux

2.1.1. La famille SG : une étude systématique

Nous avons achevé la construction systématique d'une famille de formalismes basés sur des graphes étiquetés. Les graphes conceptuels simples (SG) en sont la brique de base, et permettent de représenter connaissances factuelles et requêtes. La déduction y est basée sur un homomorphisme de graphes, appelé projection. Les extensions permettent de représenter des règles et des contraintes. Nous avons étudié la sémantique formelle de chacun des formalismes obtenus, leurs liens avec la logique du premier ordre, ainsi que la complexité des problèmes fondamentaux. Ces résultats ont donné lieu à un article dans la revue Journal of Artificial Intelligence Research (JAIR) [Baget and Mugnier, 2002].

2.1.2. Intégration de différentes formes de négation

Les formalismes de la famille SG, bien que très expressifs à certains points de vue (certains sont des modèles de calculabilité), ne permettent pas d'exprimer explicitement une négation, par exemple exprimer qu'une certaine relation n'existe pas entre deux entités ou qu'une entité n'a pas une certaine propriété (négation atomique). Nous avions depuis longtemps des résultats "négatifs", montrant que, dès que les graphes conceptuels simples sont munis de négation atomique (on obtient alors des graphes appelés graphes polarisés), la projection (notre opération de base) n'est pas complète par

161

rapport à la déduction en logique du premier ordre. La première question que nous nous sommes posée est la suivante : quelle forme de déduction est mise en oeuvre par la projection sur les graphes polarisés ? Nous avons montré que cette déduction correspond exactement (adéquation et complétude) à la déduction en logique intuitionniste, logique qui diffère de la logique classique par le rejet du tiers-exclu. Cette logique permet d'opérer moins de déductions que la logique classique. Elle est par ailleurs bien adaptée aux systèmes questions/réponses, car elle capture exactement la notion de "réponse" à une requête (plus précisément, le fait qu'une requête conjonctive se déduise de la base de connaissances correspond exactement à la possibilité de construire une réponse conjonctive à cette requête, ce qui n'est pas le cas avec la logique classique). Nous nous sommes ensuite intéressés aux différentes formes de négation dont nous souhaiterions disposer dans nos applications : négation par l'échec, négation classique et négation intuitionniste. Concernant les graphes polarisés, nous avons montré comment traiter et combiner ces différentes formes de négation par des opérations basées sur, ou étendant, la projection. Ces résultats ont donné lieu à une soumission à un rapport de recherche [Mugnier and Leclère 2005] qui vient d’être accepté pour publication dans la revue Data and Knowledge Engineering.

2.1.3. Livre de recherche destiné à la communauté internationale (en cours de rédaction)

En 2003, nous avons commencé la rédaction d'un livre de recherche présentant les bases théoriques et algorithmiques de notre approche de la représentation de représentation de connaissances et de raisonnements basée sur des graphes étiquetés. Il nous a paru opportun d'écrire ce livre, d'une part parce que notre approche, reconnue comme originale par la communauté internationale, est parvenue à un certain degré de maturité, et d'autre part parce qu'il n'existe aucun livre équivalent dans le domaine. Enfin, les formalismes à base de graphes sont particulièrement d'actualité avec le développement du web sémantique. Si ce livre s'appuie sur les travaux que nous avons menés depuis 1992, il nécessite de définir un cadre uniformisant les différents résultats ; une partie de ce cadre unificateur est présenté dans [Chein and Mugnier, 2004]. Actuellement, le manuscrit fait environ 300 pages (la moitié environ a été enregistrée comme rapport de recherche [Chein Mugnier 2005]).

2.1.4. Etude de logiques spatio-temporelles

D'autre part, nous avons étudié des logiques spatio-temporelles dans le paradigme des logiques modales hybrides. Nous avons en particulier étudié des structures de géométrie discrète basées sur la théorie des complexes cellulaires, ce qui permet de décrire des espaces spatio-temporels et donc de construire une logique hybride basée sur de tels espaces [Aubert 2002].

2.2. Résultats liés à des domaines d'application

2.2.1. Extension de la famille SG pour la recherche d'information

L'une de nos applications privilégiées est la recherche d'information (voir par exemple le projet OPALES). Mais ceci nécessite d'étendre le formalisme, car, en recherche d’information, les réponses exactes sont insuffisantes. Nous avons proposé des mécanismes de raisonnements approximatifs (et de "ranking") utilisant des transformations de graphes au lieu de techniques probabilistes, en restant dans le cadre du "logical uncertainty principle" de van Rijsbergen. De plus, au lieu de modifier la requête en cas de réponse insatisfaisante produite par le système, nous proposons de modifier les annotations des documents rendant ainsi active la base parcourable. Ces résultats, prolongeant ceux de la thèse de D. Genest, ont été mis en oeuvre dans le projet OPALES et publiés dans la revue Knowledge And Information Systems (KAIS) [Genest and Chein, 2005].

2.2.2. Formalismes de graphes pour opérationnaliser les langages du web sémantique

Le concept de web sémantique introduit il y a quelques années voit à l'heure actuelle émerger plusieurs standards estampillés W3C pour la représentation de divers niveaux de connaissances : RDF(S), le langage de représentation d'annotations ; OWL, le standard de représentation d'ontologies; RuleML le standard de représentation de règles. Considérés comme des langages d'échange de connaissances sur le web, ces langages sont dépourvus de mécanismes de raisonnement même s'ils disposent pour certains d'une sémantique formelle. Cependant quiconque désirant mettre en place un service inférentiel pour le web sémantique doit définir des mécanismes d'opérationnalisation de ces langages. Si les logiques de descriptions sont la cible privilégiée pour

162

opérationnaliser OWL, elles ne sont à l'heure actuelle pas capables de supporter RDF ou un langage de représentation de règles comme RuleML. L'hypothèse que nous étudions est la suivante : les graphes conceptuels (en particulier la famille SG) sont un bon candidat à l'opérationnalisation des langages du web sémantique. Plusieurs travaux sont à l'origine de cette hypothèse. J.F. Baget (2004) a montré l'équivalence entre RDF(s) et les graphes conceptuels simples. Nos travaux ont montré comment l'on pouvait opérationnaliser une ontologie dans le formalisme de la famille SG [Fürst and al. 2004]. F. Comte dans son stage de DEA en 2004 a défini une transformation (avec conservation de la sémantique formelle) de certaines directives OWL (en particulier celles d’OWL-lite) dans la famille SG. [Comte and Leclère 2005] en donne un bref aperçu. Enfin, la famille SG intégrant la représentation de règles de graphes, la traduction de règles RuleML dans le formalisme peut être raisonnablement envisagée. Les deux thèses commencées en 2005 sont liées à ce thème [Carloni 2005] [Comte and al. 2005].

2.3. Résultats applicatifs

2.3.1. Projet OPALES (oct. 2000- sept. 2003)

Nous avons participé au projet PRIAMM OPALES coordonné par l'INA (Institut National de l'Audiovisuel), consacré à l'annotation collaborative de documents audiovisuels dans les bibliothèques numériques. Le prototype résultat d'OPALES est un portail interactif permettant à une communauté (scientifique) de se fédérer autour d’une base de documents audiovisuels. Un acteur d’une telle communauté peut accéder à un contenu, y apporter les siens, annoter et indexer un contenu en fonction de ses propres utilisations, et construire son propre espace de travail. Dans cet espace, l’utilisateur retrouve la valeur ajoutée qu’il a injectée dans l’annotation du document reflétant sa propre exploitation. Ces enrichissements des contenus peuvent être communiqués et mutualisés entre plusieurs acteurs, constituant ainsi une base de contenus de référence et d’expériences communes. Voir http://www.ina.fr/recherche/projets/encours/opales.fr.html pour une description plus précise d'OPALES. Notre contribution spécifique à ce projet a été la suivante : (1) conception d'une notion de "graphe patron" comme modèle d’annotation, (2) représentation, par des règles de graphes conceptuels, de connaissances implicites pour enrichir les annotations (3) proposition et mise en œuvre de mécanismes de recherches approchées (4) implémentation dans COGITANT. La démarche en recherche d’information a été publiée dans [Genest and Chein 2005].

2.3.2. Interface graphique pour la plate-forme COGITANT

COGITANT (http://cogitant.sourceforge.net) est une plate-forme logicielle dédiée au développement d'applications basées sur les graphes conceptuels. Cet outil a été développé dans notre équipe (lors de thèses ainsi que dans le cadre du projet OPALES) et est actuellement maintenu en collaboration avec D. Genest (ex-doctorant de notre équipe, maître de conférence au LERIA). Depuis juin 2005, nous développons COGUI (Conceptual Graphs Graphical User Interface), une interface graphique communiquant avec COGITANT, qui permettra la construction interactive de bases de connaissances (ontologies, bases de faits, règles, contraintes, ...) ainsi que leur interrogation. Une première version de cet outil a été présentée par A. Gutierrez au workshop "tools" de la conférence ICCS-2005.

3. Prospective 3.1. Perspectives sur le plan théorique

L'étude plus approfondie de différentes formes de négation est l'une de nos priorités théoriques. Cette étude se fera dans la perspective d'une application aux systèmes questions/réponses. L'autre priorité, liée à la première, consiste à concevoir et traiter des formes de requêtes plus complexes. Ceci nous conduit à nous rapprocher des problématiques des bases de données, en particulier des bases de données du web sémantique, où les données décrites en RDF(s) sont naturellement vues comme des

163

graphes étiquetés (cf. paragraphe 2.2.2). Nous envisageons plus précisément de nous concentrer sur les points suivants :

• développer des algorithmes efficaces, en particulier pour traiter la négation atomique classique (la forme de négation la plus complexe). Ces résultats auraient des répercussions directes pour le domaine des bases de données, puisque le problème de l'inclusion de requêtes conjonctives avec négation atomique est équivalent à notre problème de déduction sur les graphes conceptuels simples avec négation atomique ;

• étendre les travaux sur différentes formes de négation atomique à des connaissances plus complexes que les graphes polarisés : règles et contraintes ;

• étendre la notion de requête ; pour l'instant une requête est un graphe polarisé ; ces extensions se feront en liaison avec les langages du web sémantique, notamment SPARQL.

D'autre part, nous envisageons de terminer la rédaction du livre de recherche (cf. paragraphe 2.1.3 des résultats) pour la fin de l'année 2006.

3.2. Perspectives sur le plan de l'animation

En juin 2005, nous avons organisé une journée "raisonner le web sémantique avec des graphes" (RSWG'05) en collaboration avec l'INRIA Sophia Antipolis (équipe ACACIA). Suite à cette journée, nous avons déposé un projet d'ARC en novembre 2005 (projet GRIWES, "Graphes dans les Représentations et les Inférences du WEb Sémantique"). L'objectif de cette ARC est de favoriser la convergence entre 5 équipes de recherche françaises s'intéressant à l'apport de modèles de représentations et de raisonnements à base de graphes pour la résolution de problèmes posés par la mise en oeuvre du web sémantique.Une partie des résultats se présenterait sous la forme de notes de bonne pratique du W3C. En parallèle avec cette action, nous souhaitons animer une communauté plus large autour de ce thème de recherche dans le cadre de journées annuelles (dont RSWG 2005 serait la première édition ; la seconde édition est d'ores et déjà prévue en 2006, cf http://sdc2006.org/rswg2006.

3.3. Perspectives sur le plan applicatif

De 2006 à 2009 (3 ans), nous participerons à plusieurs projets :

• projet européen LOGOS (FP6) : e-learning (Knowledge-on-Demand for Ubiquitous Learning) ; notre contribution concernera spécifiquement la partie "représentation et interrogation d'annotations complexes" ; ce projet est actuellement en phase de négociation financière.

• projet ANR-RIAM SAPHIR : assistance à la publication hypermédia multi-support dans le cadre de la valorisation de contenus audiovisuels ; notre participation concernera la représentation et l'interrogation d'annotations complexes, ainsi que les raisonnements associés.

• EIFFEL (ANR-RNTL) : moteur de recherche web sémantique dans le domaine du e-tourisme ; notre participation concernera les mécanismes généraux pour la maintenance et l’interrogation de la base de connaissances.

Le développement des logiciels CoGUI et COGITANT se poursuivra, en liaison avec les résultats théoriques obtenus et les besoins nés des applications ci-dessus.


4.1. HDR

• [Mugnier 2002] Marie-Laure Mugnier. A graph-based approach to knowledge representation. Novembre 2002

164

4.2. Publications


[Dau and al. 2005] F. Dau, M.-L. Mugnier, G. Stumme (Eds). Conceptual Structures: Common Semantics for Sharing Knowledge, Proc. of ICCS 2005, Lecture Notes in Artificial Intelligence, vol. 3596, Springer, 467 pages.

Revues avec comité de lecture – Audience internationale

[Baget and Mugnier 2002] J.-F. Baget, M.-L. Mugnier. Extensions of Simple Conceptual Graphs: The Complexity of Rules and Constraints. Journal of Artificial Intelligence Research (JAIR), volume 16, pages 425-465, 2002. Disponible à partir du site de JAIR à http://www.jair.org/abstracts/baget02a.html [Fürst and al. 2003] F. Fürst, M. Leclère et F. Trichet. Ontological engineering and mathematical knowledge management: a formalization of projective geometry. Annals of Mathematics and Artificial Intelligence, 2003. volume 38, pages 65-89. Disponible à partir du site de Kluwer à http://www.kluweronline.com/issn/1012-2443 [Genest Chein 2005] D. Genest, M. Chein. A Content-search Information Retrieval Process Based on Knowledge Graphs and the Uncertainty Principle. Knowledge and Information Systems (KAIS), volume 8, n° 3, pages 483-506, 2005. (Version web parue en 2004)


[Aubert 2002] Jean-Pierre Aubert. Cellular structures for creating semantics of temporal and spatio-temporal logics. Denid Richard 60th birthday conference, mai 2002. Clermont-Ferrand, France [Fürst and al. 2004] F. Fürst, M. Leclère et F. Trichet. Operationalizing domain ontologies: a method and a tool. Actes de 16th European Conference on Artificial Intelligence, ECAI'2004, vol. 110, p318-322, IOS Press, 2004.

[Chein Mugnier 2004] M. Chein, M.-L. Mugnier. Concept types and Coreference in Simple Conceptual Graphs. Actes de ICCS'2004, LNAI 3127, pp. 303-318, Springer.


[Comte Leclère 2005] F. Comte, M. Leclère. Opérationnalisation des ontologies OWL dans la famille SG. RJCIA (Rencontre des Jeunes Chercheurs en Intelligence Artificielle), session poster, juin 2005. [Comte 2005] F. Comte. Un portail sémantique pour la e-administration. GET'05 : workshop du groupe des écoles de communication, mars 2005.

Autres conférences

[Carloni 2005] O. Carloni. Raisonner le web sémantique avec des graphes : application à un cas industriel. Journée thématique : raisonner le web sémantique avec des graphes, Plate-forme AFIA, juin 2005. [Comte and al. 2005] F. Comte, M. Leclère, M.-L. Mugnier. OWL-SG : un sous-langage pour la famille OWL. Journée thématique : raisonner le web sémantique avec des graphes, Plate-forme AFIA, juin 2005.

Rapports de recherche bases de publications à paraître

[Chein and Mugnier 2005] M. Chein, M.-L. Mugnier. A Graph-Based Approach to Knowledge Representation: Computational Foundations of Conceptual Graphs (Part. I). R.R. LIRMM, n° 05068, 2005, - 140 pages. Chapitres d'un livre en préparation.

165

[Mugnier and Leclère 2005] M.-L. Mugnier, M. Leclère. On Querying Simple Conceptual with Negation. R.R. LIRMM, n° 05051, 2005, 41 pages. Accepté pour publication (sous réserve de prise en compte des remarques des auteurs) à Data and Knowledge Engineering.

166

Traitement Algorithmiquedu Langage (TAL)

RESPONSABLE : V. Prince


J. Chauché (PR, UM2) V. Prince (PR, UM3 )

M. Lafourcade (MCF, UM2 )M. Roche (MCF, UM2, depuis septembre 2005)



Audience internationale Audience nationaleLivresChapitre d’ouvrages 1Edition d’ouvrages 1 Revues avec comité de lecture 8Conférences avec actes publiés et comité de lecture 27 9Conférences invitéesAutres conférences 2


Syntaxe, sémantique des textes, sémantique lexicale, pragmatique et dialogue

Permanents :

D. Schwab (MENRT) depuis septembre 2001S. Degeilh (MENRT) depuis septembre 2002

M. Yousfi-Monod (MENRT) depuis octobre 2003 A. Labadié (MENRT) depuis septembre 2005

Thèses en cours :

J-M Delorme (2003) Ingénieur stagiaire CNAM

Stagiaire longue durée :

A. Preller professeur émérite de l’Université Montpellier 3Ancien membre permanent du LIRMM(association à l’équipe TAL depuis juin 2003)

A. Mela (MCF, UM3, association depuis juin 2005)A. Joubert (MCF, UM2, IUT Montpellier, association depuisjuin 2004)

Membres Associés :

• Co-direction de l’EPML « sémantique dynamique » du RTP 14 du département STIC (CNRS) en 2003 et 2004

• Présidence de comité de programme de congrès :CMMR 2003CATEGORIAL GRAMMARS 2004DEFT05

• Organisation de congrès :CATEGORIAL GRAMMARS 2004DEFT05

• Membres de comité de programme / de lecture :- Congrès INFORSID 2002- Congrès ALCAA éditions 2003 et 2004- Congrès « International Conference on Human Learning » , éditions 2003 et 2005- Congrès TICE 2004- Congrès CMMR 2004- Congrès CORIA 2005- Revue DOCUMENT NUMERIQUE, numéro spécial « fouille de textes » 2004- Congrès PAPILLON, éditions 2004 et 2005

Animation

• Projet région sur la recherche d’information avancée , 2002-2004 , 20000 euros, Région Languedoc-Roussillon• Projet SPRINT région-industrie sur la catégorisation de textes de presse : 2003 - en cours, société Makkina News, Conseil Scientifique et

technique de la région Languedoc-Roussillon, 30000 euros prévus

Contrats

• Makkina News (localisée à Montpellier)


1. Problématique scientifique et positionnement L’équipe « traitement algorithmique du langage » se positionne autour de deux domaines théoriques du traitement automatique des langues qui sont la syntaxe et la sémantique, avec quelques incursions dans la pragmatique, et de plusieurs domaines d’application de ces noyaux théoriques, en l’occurrence :

• La génération de bases lexicales multilingues

• La catégorisation thématique de textes

• La traduction automatique

• Le résumé de textes par compression

• La vérification grammaticale et orthographique

• L’aide à la terminologie

• Le dialogue entre agents cognitifs

Les modèles choisis par l’équipe TAL du LIRMM ont été jusqu’à présent relativement originaux. Appartenant au domaine symbolique, ils intègrent cependant des représentations numériques contrairement aux modèles logiques généralement dominant dans la tendance symbolique, et ce, sans utiliser pour autant des outils statistiques. En syntaxe, deux paradigmes sont explorés :

• Les règles symboliques de réécriture, mais sous forme d’algorithmes de Markov et non pas de règles de production de type grammaires de Chomsky, automates, ou clauses de Horn, comme on a pu voir dans la littérature jusqu’à maintenant. Elles sont associées, et là est l’originalité, à des transducteurs d’arbres

• Les prégroupes de Lambek, qui sont une théorie nouvelle et évolutive, et dont l’adaptation au langage naturel est réalisée au fur et à mesure.

En sémantique, trois modèles apparaissent :

• Un modèle vectoriel sur base de thésaurus utilisé en sémantique lexicale aussi bien que textuelle. Son originalité par rapport aux représentations vectorielles de la recherche documentaire, ou de la fouille de données, est l’invariance de la dimension de l’espace, et sa couverture de l’ensemble de la langue et non pas de la seule collection de documents.

• Un modèle issu des prégroupes de Lambek, au stade exploratoire.

• Un modèle inspiré de la vision distribuée des agents réactifs, intitulé « algorithmes de fourmis ».

La pragmatique, représentée ici par le dialogue, est un thème mineur par rapport aux forces impliquées dans les autres thèmes. En effet, le dialogue devrait représenter à lui seul le projet d’une équipe de recherche, or il s’agit ici plus d’une volonté de complétude en TAL que de spécialisation en dialogue. C’est surtout le fait de V. Prince qui a longuement travaillé dans le domaine et qui a contribué à des fondements théoriques autour de la notion de « rôles fonctionnels ». Des résultats ont été obtenus et publiés (voir paragraphe suivant).

Les applications ont été le lieu de nombreuses expérimentations et améliorations des modèles ci-dessus. Elles seront détaillées dans la partie « résultats obtenus ».

169


2.1. La génération de bases lexicales multilingues

Des travaux autour de l’acquisition, de l’amélioration et de la vérification des bases de données lexicales monolingues sont faites dans la thèse de Didier Schwab, sous la direction de Mathieu Lafourcade et de Violaine Prince. Les stages de DEA de Didier Schwab, Fabien Jalabert et Frédéric Rodrigo ont été réalisés dans ce thème. De nombreux résultats ont fait l’objet de publications nationales et internationales. Elles se divisent thématiquement ainsi : Sur la fonction lexicale d’antonymie : [Schwab, Lafourcade, Prince, 2002-a], [Schwab, Lafourcade, Prince, 2002-b] [Schwab, Lafourcade, Prince, 2002-c], [Schwab, Lafourcade, Prince, 2005] Sur la fonction lexicale d’hyperonymie : [Lafourcade, 2002-a], [Prince, Lafourcade, 2003] Lafourcade, 2003-c], [Lafourcade, Prince 2004] [Prince, Lafourcade, 2005] L’augmentation des bases lexicales et leur vérification : [Lafourcade 2003-a], [Schwab 2003], [Schwab, Lafourcade, Prince 2003] [Jalabert, Lafourcade, 2004-a], [Jalabert, Lafourcade 2004-b] [Schwab, Lafourcade, Prince 2004], [Lafourcade, Schwab, 2005] L’enrichissement de bases multilingues : Lafourcade, 2002-b], [Lafourcade, Boitet 2002], [Schwab, Lafourcade, 2002-a], [Mangeot-Lerebours, Sérasset, Lafourcade, 2003], [Lafourcade, Rodrigo, Schwab 2004] Le modèle des fourmis en sémantique lexicale : [Lafourcade, 2003-b], [Lafourcade 2005], [Guinand, Lafourcade 2005]

2.2. La classification thématique de textes

Deux thèmes majeurs ont été abordés :

• la catégorisation semi-supervisée de textes, issue du projet SPRINT et dont l’objectif était de réaliser une classification dans des catégories prédéterminées, et de détecter les éventuels chevauchements. La thèse de Simon Jaillet, sous la direction de Maguelonne Teisseire du projet IDC et de Jacques Chauché était dans ce domaine. Ils ‘agissait d’une collaboration thématique inter-équipes du LIRMM.

• la reconnaissance de l’auteur dans le cadre du premier Défi Francophone de Fouille de Texte (DEFT05) campagne d’évaluation analogue à la tâche Novelty de TREC (concours international d’évaluation des systèmes de recherche d’information, fouille de texte etc.). Système semi-supervisé de reconnaissance de segments de texte d’un auteur X insérés dans le texte d’un auteur Y, par différence thématique.

Publications associées : [Jaillet et al. 2003-a], [Jaillet et al. 2003-b], [Chauché et al. 2003], [Jaillet et al. 2004-a], [Jaillet et al. 2004-b], [Chauché 2005]

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2.3. Application du modèle des prégroupes à la modélisation morphosyntaxique du Français

La théorie des prégroupes, type particulier de grammaire catégorielle développé par J. Lambek en particulier pour la formalisation du langage naturel, est étudiée dans l’équipe TAL par Anne Preller qui dirige la thèse de Sylvain Degeilh, en collaboration avec Violaine Prince. Ce travail vise, outre les avancées théoriques, des retombées applicatives dans le domaine des vérificateurs grammaticaux, dans les applications d’enseignement du Français seconde langue. Publications associées : [Mortgaat, Prince 2004], [Lambek, Preller 2004-a], [Lambek, Preller 2004-b], [Prince 2004], [Degeilh 2004], [Preller 2004], [Prince, Preller, Degeilh, 2005], [Preller 2005-a], [Preller 2005-b], [Preller, Prince 2005] Communications orales associées : [Preller, Lambek 2003], [Degeilh, Preller 2004]

2.4. Travaux sur le résumé automatique

Les travaux de thèse de Mehdi Yousfi Monod sur le résumé automatique, sous la direction de Violaine Prince, traitent majoritairement de la contraction de textes par compression de phrases, à partir de la fonction syntaxique des constituants. Augusta Mela, très récemment associée à l’équipe TAL, collabore aussi depuis peu sur ce thème. Un article long a été soumis à la revue TSI et est actuellement en deuxième révision. Publications associées : [Yousfi Monod, Prince 2005-b], [Yousfi Monod, Prince 2005-c]

2.5. Travaux sur le dialogue entre agents cognitifs

Les articles publiés font suite aux travaux de DEA de Mehdi Yousfi Monod sur l’usage de fonctions pragmatiques du dialogue pour l’acquisition des connaissances. Un article long vient d’être sélectionné par la revue « International Journal of Intelligent Technologies » pour son numéro spécial sur les agents cognitifs, pour une parution en 2006. Publications associées : [Yousfi Monod, Prince 2003], [Yousfi Monod, Prince 2005-a]

2.6. Travaux sur la syntaxe

Jacques Chauché a participé en 2005 à la campagne francophone d’évaluation des analyseurs EVALDA-EASY (35 concurrents, chercheurs ; universitaires et industriels) don nous attendons encore les résultats (promis pour le mois d’octobre). Ce travail est un lourd travail de développement.

2.7. Travaux sur la traduction automatique

Des travaux sont réalisés par Mathieu Lafourcade dans le cadre du consortium UNLPAPILLON autour de la traduction lexicale (dictionnaires, bases multilingues, voir ce thème). Des travaux de développement d’un traducteur Français Anglais de phrases complètes sont réalisés par Violaine Prince. Un premier rapport de recherche vient d’être déposé, étant donné que la maturité du développement atteint actuellement un niveau tel que la méthode semble scientifiquement et techniquement faisable. L’article est en soumission à « International Journal of Computational Linguistics ». Le prototype peut être consultable sur la page web www.lirmm.fr/~prince.

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3. Prospective Pour la période 2006-2009, les activités de l’équipe TAL vont se poursuivre dans les mêmes domaines avec les améliorations suivantes :

• Le recrutement de Mathieu Roche renforce le thème « catégorisation de documents, fouille de textes » : une édition de DEFT06 est d’ores et déjà programmée en relation avec la Société du Document Numérique, et DEFT06 est une conférence associée à SDN06 qui se tiendra à Lausanne. Violaine Prince sera co-présidente du comité de programme, et Mathieu Roche assumera la présidence du comité d’organisation. DEFT06 sera organisé par le LIRMM, le LRI (Université Paris 11) et le LIA (Avignon).

• La thèse d’Alexandre Labadié commencée en septembre 2005 en co-direction avec Marc Elbèze du LIA, renforce également l’Equipe Projet Multi Laboratoire (LIRMM-TAL , LIA-TALNE) que nous avons mise en place, suite à l’incitation de la direction du LIRMM. Elle relève également de ce même thème. Elle mettra en lumière les apports de modèles hybrides syntaxiques-numériques.

• La thèse de Mehdi Yousfi Monod autour de la compression automatique de phrases pour le résumé ayant permis une collaboration active avec des collègues de l’Université Montpellier 3, Augusta Mela MCF en Sciences du langage nous a rejoint en tant qu’associée et participera activement au comité d’organisation de DEFT comme expert linguiste. Ce genre de collaboration pluridisciplinaire nous intéresse fortement, et nous souhaitons le poursuivre en particulier en direction aussi de la biologie, où les textes biologiques nécessitent des traitements de type TAL d’après les différentes sollicitations reçues.

• La thèse de Sylvain Degeilh, actuellement en phase de rédaction, a permis l’émergence du thème « Prégroupes de Lambek pour le Langage Naturel » dans l’équipe TAL. L’organisation du congrès CATEGORIAL GRAMMARS 04 et les différentes publications dans ce domaine ont placé l’équipe TAL du LIRMM dans une bonne position au sein de la communauté Grammaires Catégorielles. Nous souhaitons naturellement poursuivre dans ce domaine. Les résultats obtenus (plusieurs algorithmes de vérification et de typage de complexité k-linéaire) étant très encourageants, nos travaux doivent se poursuivre maintenant dans le sens de la généralisation.

• Le thème « dialogue » ne devant pas non plus être oublié, une collaboration s’annonce avec l’Université Toulouse I, par le biais d’une thèse co-dirigée avec A.M. Alquier, sur le thème « Un langage pivot de niveau management pour le travail coopératif multi-agents hétérogènes », la partie dialogue et langage naturel étant la part naturellement dévolue à l’équipe TAL du LIRMM.

Ces extensions de travaux existants à elles seules sont d’importantes charges pour les quatre membres permanents de l’équipe TAL. D’autant plus que l’équipe développe des logiciels, et prévoit, d’ores et déjà :

• Un projet France Telecom (en cours de signature) avec l’équipe DOC, projet dont Marianne Huchard est le porteur sur la réalisation d’ontologies ;

• Un projet avec Thalès R&D autour des analyseurs syntaxiques ;

• Des développements de vérificateurs grammaticaux autour de la théorie des prégroupes de Lambek ;

• La finalisation du prototype de traduction SYGFtoE.

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• Didier Schwab - 7 décembre 2005. Allocataire de recherche. Durée de la thèse 4 ans et 2 mois.

4.2. Publications


[Lafourcade 2005] Lafourcade M. Semantic Analysis through Ant Algorithms, Conceptual Vectors and Fuzzy UNL Graphs Universal Networking Language Advances in Theory and Applications, 2005, pp. 125-137


[Morgaat, Prince 2004] Mortgaat M., Prince V. Proceedings of the seventh international workshop on categorial grammars. Publié à l’Université Montpellier 2, avec le concours du CNRS et de l’Université de Cologne.


[Lafourcade, Prince, Schwab 2002] Lafourcade M., Prince V., Schwab D. Vecteurs Conceptuels et Structuration Emergente de Terminologies. Revue Internationale sur le Traitement Automatique des Langues, 2002, Vol. 43, n° 1, pp. 43-72 [Mangeot-Lerebours, Sérasset, Lafourcade, 2003] Mangeot-Lerebours M., Sérasset G., Lafourcade M. Construction collaborative d’une base lexicale multilingue - Le projet Papillon. Revue Internationale sur le Traitement Automatiques des Langues (TAL), Vol 44, n°2/2003, pp. 151-176. [Lambek, Preller 2004-a] Lambek J., Preller A. An Algebraic Approach to the German Noun Phrase. Linguistic Analysis , 2004, Vol. 31, 3/4, pp. 38-51 [Lambek, Preller 2004-b] Lambek J., Preller A. An Algebraic Approach to the German Sentence. Linguistic Analysis. 2004, Vol. 31, 3/4, pp. 17-37 [Degeilh, Preller 2005] Degeilh S., Preller A. Efficiency of Pregroups and the French Noun Phrase. Journal of Language, Logic and Information, 2005. Springer Verlag. [Preller 2005-a] Preller A. Linear Processing of Coordinate Structures in Pregroup Grammar. In Studia Logica, 2005. Springer Verlag. [Prince, Lafourcade, 2005] Prince V., Lafourcade M. Mixing Semantic Networks and Conceptual Vectors - Application to Hyperonymy. IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics: Part C, 2005 (To appear). [Prince, Preller, Degeilh, 2005] Prince V., Preller A., Degeilh S. Pregroups Grammars and Grammar Checking: An Efficient Algorithm Implementing Features. In Studia Logica, 2005. Springer Verlag.


2002 [Schwab, Lafourcade, Prince, 2002-a] Schwab D, Lafourcade M, Prince V. Amélioration de la représentation sémantique lexicale par les vecteurs conceptuels : le rôle de l'antonymie. In proc of JADT'2002 : 6es Journées internationales d'Analyse statistique des Données Textuelles, Saint-Malo, France, Mars 2002, pp 701-71

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2003 [Jaillet et al. 2003-a] Jaillet S., Teisseire M., Chauché J., Prince V. Classification Automatique de Documents. INFORSID'03: Informatique des Organisations et Systèmes d'Information et de Décision, 2003, pp. 87-102 [Lafourcade 2003-a] Lafourcade M. Sémantique Lexicale et TALN - Vecteurs conceptuels et apprentissage. ONTOBIO'03, 2003 [Yousfi Monod, Prince 2003] Yousfi Monod M., Prince V. Modélisation de l'acquisition de connaissances par le dialogue entre agents cognitifs. Actes des troisièmes journées nationales sur les modèles de raisonnement du GDR I3. Paris. Pp 285-301. [Schwab 2003] Schwab D. Société d'agents apprenants et sémantique lexicale : comment construire des vecteurs conceptuels à l'aide de la double boucle. RECITAL'2003, Batz-sur-Mer, France, 11-14 juin 2003, pp 489-478 2004 [Jaillet et al. 2004-a] Jaillet S., Teisseire M., Laurent A., Chauché J. Ordre et Désordre dans la Catégorie de Textes. BDA'04 : 20ièmes Journées Bases de Données Avancées, 2004, pp. 555-573 [Jalabert, Lafourcade, 2004-a] Jalabert F., Lafourcade M. Nommage Sens à l'Aide de Vecteurs Conceptuels. RFIA'04: Reconnaissance des Formes et Intelligence Artificielle, 2004, pp. 539-547 2005 [Lafourcade, Schwab, 2005] Lafourcade M., Schwab D. Estimation Automatique de la Distribution des Sens de Termes. INFORSID'05: Informatique des Organisations et Systèmes d'Information et de Décision, 2005 [Guinand, Lafourcade 2005] Guinand F., Lafourcade M. Algorithme de Fourmis pour le Traitement de la Langue Naturelle. ROADEF'05: Congrès de la Société Française de Recherche Opérationnelle et d'Aide à la Décision, 2005, pp. 239-240


2002 [Lafourcade, 2002-a] Lafourcade M. Guessing Hierarchies and Symbols for Word Meanings through Hyperonyms and Conceptual Vectors. MASPEGHI'01: 1st Workshop on Managing SPEcialization/Generalization Hierarchies, 2002 [Lafourcade, 2002-b] Lafourcade M. Automatically Populating Acception Lexical Database Through Bilingual Dictionaries and Conceptual Vectors. PAPILLON'02, 2002 [Schwab, Lafourcade, 2002-a] Schwab D., Lafourcade M. Hardening of Acceptions Links Through Vectorized Lexical Functions. PAPILLON'02, 2002 [Schwab, Lafourcade, Prince, 2002-b] Schwab D., Lafourcade M., Prince V. Antonymy and Conceptual Vectors. COLING'02: 19th Conference on Computational Linguistics, 2002, Vol. 2/2, pp. 904-910 [Schwab, Lafourcade, Prince, 2002-c] Schwab D., Lafourcade M., Prince V. Vers l'Apprentissage Automatique pour et par les Vecteurs Conceptuels de Fonctions Lexiales - L'exemple de l'Antonymie. TALN'021 : 9ème Conférence Internationale sur le Traitement Automatique du Langage Naturel, 2002

1 La conférence TALN est internationale depuis 1999, référencée à l’EACL, et regroupe toute la communauté des chercheurs en TAL travaillant sur le Français. Elle est bilingue.

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[Lafourcade, Boitet 2002] Lafourcade M., Boitet C. UNL Lexical Selection with Conceptual Vectors. LREC'02: Languages Resources and Evaluation, 2002 2003 [Chauché et al. 2003] Chauché J., Prince V., Jaillet S., Teisseire M. Classification Automatique de Textes à partir de leur Analyse Syntaxico-Sémantique. TALN'03 : 10ème Conférence Internationale sur le Traitement Automatique du Langage Naturel , 2003, pp. 55-65 [Jaillet et al. 2003-b] Jaillet S., Teisseire M., Chauché J., Prince V. Classification of Documents by Content. ICCI'03: 2nd IEEE International Conference on Cognitive Informatics , 2003, pp. 214-222 [Schwab, Lafourcade, Prince 2003] Schwab D., Lafourcade M., Prince V. Amélioration de Liens entre Acceptions par Fonctions Lexicales Vectorielles Symétriques. TALN'03 : 10ème Conférence Internationale sur le Traitement Automatique du Langage Naturel , 2003, pp. 235-244 [Prince, Lafourcade 2003] Prince V., Lafourcade M. Mixing Semantic Networks and Conceptual Vectors: The Case of Hyperonymy. ICCI'03: 2nd IEEE International Conference on Cognitive Informatics, 2003, pp. 121-128 [Lafourcade, 2003-b] Lafourcade M. Ant Algorithms, Conceptual Vectors, and Fuzzy UNL Graphs. In proc. of Convergences'03, International Conference on the Convergence of Knowledge, Language and Information Technologies (UNL), Alexandia, Egypt, Dec 2-6, 2003, ISBN 84-607-9579-9, 7 p. [Lafourcade, 2003-c] Lafourcade M. Conceptual Vectors and Fuzzy Templates for Discriminating Hyperonymy - is-a - and Meronymy - part-of. MASPEGHI'03: 2nd Workshop on Managing SPEcialization/Generalization Hierarchies, 2003, pp. 19-29 2004 [Jaillet et al. 2004] Jaillet S., Laurent A., Teisseire M., Chauché J. Order and Mess in Text Categorization: Why Using Sequential Patterns to Classify. TDM'04: 3rd Workshop on Mining Temporal and Sequential Data , 2004, pp. 121-128 [Jalabert, Lafourcade 2004-b] Jalabert F., Lafourcade M. Classification Automatique de Définitions en Sens. JEP-TALN'04 : Conférence Internationale sur le Traitement Automatique du Langage Naturel, 2004, p. 6 [Lafourcade, Rodrigo, Schwab 2004] Lafourcade M., Rodrigo F., Schwab D. Low Cost Automated Conceptual Vector Generation From Mono and Bilingual Resources. PAPILLON'04 , 2004, p. 10 [Prince 2004] Prince V. Natural Language and Categorial Grammars: Parsing vs Generation and Syntax Checking. Proceedings of the seventh Internatioanl workshop on Categorial Grammars (CG04), Montpellier. Pp. 1-4. [Degeilh 2004] Degeilh S. Linear Tagging of Agreement in the French Verb Phrase by Pregroups. CG'04: 7th International Workshop on Categorial Grammars, 2004, pp. 326-327 [Preller 2004] Preller A. Linear Processing of Coordinate Structures in Pregroup Grammar. CG'04: 7th International Workshop on Categorial Grammars, 2004, pp. 210-212 [Lafourcade, Prince 2004] Lafourcade M., Prince V. Modélisation de l'Hyperonymie via la Combinaison de Réseaux Sémantiques et de Vecteurs Conceptuels. JADT'042: Journées Internationales d'Analyse Statistique des Données Textuelles, 2004, pp. 692-699 [Schwab, Lafourcade, Prince 2004] Schwab D., Lafourcade M., Prince V. Hypothèses pour la Construction et l'Exploitation Conjointe d'une Base Lexicale Sémantique Basée sur les Vecteurs 2 Depuis 2004, la conférence JADT est devenue internationale et se tient en 4 langues.

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Conceptuels. JADT'042: Journées Internationales d'Analyse Statistique des Données Textuelles, 2004, pp. 1008-1018 2005 [Chauché 2005] Chauché J. Application des Vecteurs Sémantiques à la Fouille de Texte. TALN'05 : 12ème Conférence Internationale sur le Traitement Automatique du Langage Naturel, 2005, pp. 113-124 [Schwab, Lafourcade, Prince 2005] Schwab D., Lafourcade M., Prince V. Extraction Semi-Supervisée de Couples d'Antonymes grâce à leur Morphologie. TALN'05 : 12ème Conférence Internationale sur le Traitement Automatique du Langage Naturel, 2005 [Yousfi Monod, Prince 2005-a] Yousfi Monod M., Prince V. Knowledge Acquisition Modelling Through Dialogue Between Cognitive Agents. ICEIS'05: International Conference on Enterprise Information Systems , 2005, pp. 201-206 [Yousfi Monod, Prince 2005-b] Yousfi Monod M., Prince V. Utilisation de la Structure Morpho-Syntaxique des Phrases dans le Résumé Automatique - Compression de Phrases Narratives. TALN'05 : 12ème Conférence Internationale sur le Traitement Automatique du Langage Naturel , 2005, pp. 193-202 [Preller 2005-b] Preller A. Category Theoretical Semantics for Pregroup Grammars. LACL'05: Logical Applications in Computational Linguistics , 2005, n° 3492, pp. 254-270 [Yousfi Monod, Prince 2005-c] Yousfi Monod M., Prince V. Automatic Summarization Based on Sentence Morpho-Syntactic Structure: Narrative Sentences Compression. NLUCS Natural Language Understanding and Cognitive Science 2005: INSTICC Press, p.161-167. Springer Verlag. [Preller, Prince 2005] Preller A., Prince V. Properties of Pregroup Grammars and the French Verb Phrase. Proceedings of the International Wokshop on Pregroups, Chieti, Italy, 2005.

Conférences sans actes

[Preller, Lambek 2003] Preller A., Lambek J. An Algebraic Approach to the German Sentence. Fields Summer School in Logic, 2003. [Degeilh, Preller 2004] Degeilh S., Preller A. ASMs Specify Natural Language Processing Via Pregroups. ASM'04, 2004. - 14 p.

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Visualisation et Algorithmes de Graphes (VAG)

RESPONSABLE : Ch. Paul


E. Gioan (CR, depuis le 1/10/2005)S. Bessy (MCF, depuis le 1/9/2005)M. Habib (PR, jusqu’au 1/9/2005)M. Hascoët (MCF)P. Janssen (MCF)

G. Melançon (PR)C. Paul (CR)P. Séébold (PR, depuis le 8/12/2003)G. Simonet (MCF)M.-C. Vilarem (PR)

D. Kelly (Pr. invité 2002-03, 6 mois), D. Corneil (Pr. invité 2003-04, 6 mois), J.-A. Telle (Pr. invité 2004-05, 12 mois)Y. Chiricota (Pr. invité 2 mois 2002-03)

Autres :


Thèses 4 (+ 1 prévue 11/2005) HDRBrevets

Audience internationale Audience nationaleLivresChapitre d’ouvrages Edition d’ouvrages 2 Revues avec comité de lecture 18 3Conférences avec actes publiés et comité de lecture 40 7Conférences invitéesAutres conférences

Algorithmique, combinatoire, théories des graphes, structures multi-échelles,visualisation-interaction

Permanents :

F. Boutin (2002-2005)M. Bouklit (2001)M. Collomb (2003)

C. Crespelle (2003) J. Thièvre (2004)

Thèses en cours :

• Article sélectionné parmi les 4 meilleurs de PODC 2004 pour un numéro spécial de Distributed Computing (taux de sélection de PODC 2004 : 24%, 75 sur 314)

Faits marquants

• Mission Scientifique Technique et pédagogique (DSPT9 Département Sciences et Technologies de l’Information et de la Communication)• GIP ANR• Conseil scientifique pôle régional Transferts Languedoc-Roussillon• Pôle de transferts aquitain EITICA• Conseil scientifique du LIRMM

Expertise

• Comités de programmes internationaux : STACS’03-04, WG’02-03-04-05, COSI’04-05, IEEE InfoVis 02-03-04-05, WACAM’04• Organisation de conférence internationale : STACS’04• Comités de programmes nationaux : AlgoTel’03-05, IHM 04-05• Organisation de conférences internationales : AlgoTel’02, IHM 04

Animation

• Contrat de collaboration de recherche Languedoc-Roussillon Incubation avec la société en formation Arak (6 mois, 7500 euros) et avec la sociétéen formation @imant (6 mois, 7500 euros)


• 3 ACI Masse de données (PairAPair, NavGraphe, Flux)• 1 ACI jeune chercheur• 7 Actions Spécifiques• Action COLOR Dynamic• 2 Groupes de travail de GDR (Visualisation, Graphes et algorithmes) • Action « Usages des nouvelles technologies pour la société » (ENTICE)


• Projet de coopération Franco-Québecoise de Recherche Scientifique et Technologique


1. Problématique scientifique et positionnement Les dernières décennies ont vu l'émergence d'importantes masses de données qu'il s'agit de traiter le plus efficacement possible. L'exemple le plus typique est sans doute la croissance du WEB et l'apparition de moteurs de recherche très performants. Mais on peut aussi penser aux données issues de la biologie ou autres réseaux sociaux. De nouvelles problématiques, liées à l’analyse et à la manipulation de grandes quantités de données, nous sont donc posées. Les chercheurs du projet VAG, venant d’horizons scientifiques très différents (recherche fondamentale en théorie des graphes, combinatoire et algorithmique ; recherche appliquée en visualisation d’information et interaction homme-machine), se sont rencontrés principalement sur la thématique commune des « graphes petits mondes ». Ces nouveaux modèles de graphes permettent d’appréhender de nombreuses masses de données. Les uns ont cherché à étudier les propriétés structurelles de ces graphes, les autres avaient besoin de les manipuler puisque les données à visualiser relevaient de cette famille. L’intérêt de ce groupe était donc la grande variété des savoir-faire et connaissances pour appréhender un même sujet d’application. Il s’est réuni au sein d’un groupe de travail mensuel.

2. Résultats obtenus 2002-2005 Les membres de VAG n’ont pas restreint leur recherche au sujet commun que constituent les « graphes petits mondes ». Une grande partie de leur activité concerne leur propre thématique de recherche. Nous présentons donc dans un premier temps les résultats relevant du sujet commun. Par la suite, nous évoquons les résultats obtenus en algorithmique de graphes, en visualisation et interaction. Ce rapport n’expose pas les travaux de S. Bessy et E. Gioan, tous deux recrutés respectivement comme Maître de Conférences et Chargé de Recherche CNRS à l’automne 2005.

2.1. Autour des graphes « petits mondes »

D’intrigantes similitudes ont été constatées ces dernières années entre des données structurées en réseaux, ou graphes, issues de domaines aussi variés que la biologie, l’Internet, la géographie, la sociologie et bien d’autres. Les propriétés communes constatées, mesurées sont par exemple, leur faible diamètre, leur indice de clustering élevé, etc. De très nombreux modèles dits de « réseaux, ou graphes petits mondes » ont récemment été proposés pour tenter de capturer la structure de ces données. Au sein du projet VAG, nous avons étudié les aspects algorithmiques de ces graphes (routage, navigation) et proposé de nouvelles méthodes de visualisation/interaction pour mieux les appréhender.

Deux thèses soutenues [Jourdan 2004, Mathieu 2004] et trois en phase de rédaction [Bennouas 2005, Bouklit 2005, Boutin 2005] ont des liens très étroits avec les « graphes petits mondes » : Jourdan s’est intéressé aux graphes issus des réseaux biologiques ou réseaux sociaux ; Mathieu, Bennouas, Bouklit ont étudié le graphe du Web ; Boutin a cherché à appréhender la structure multi-échelles de graphes d’interactions. Outre ces thèses, on peut recenser sur ce thème : 2 revues d’audience internationale, 5 conférences d’audience internationale, 1 revue d’audience nationale et 4 conférences d’audience nationale.

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Il faut de plus noter que ce projet de recherche s’est inscrit dans deux ACIs masses de données (Pair-A-Pair et NavGraph), une ACI jeune chercheur (M. Hascoët), deux Actions Spécifiques (Grands graphes et Dynamo) et deux groupes de travail de GdR.

2.1.1. Routage dans les graphes petits mondes

Une des caractéristiques des graphes petits mondes est d’une part leur faible degré de séparation (faible distance moyenne entre deux sommets), mais aussi l’existence de schémas de routages efficaces. Dans [Fraigniaud et al 2004], nous montrons dans quelle mesure la quantité d’information disponible pour router un message influe sur la performance de ce routage (longueur du chemin proposé).

2.1.2. Graphe du Web (visualisation, clustering et mesures d’importance)

Le moteur de recherche Google doit son succès à l’efficacité de la mesure de pertinence des pages Web référencées, le pagerank. [Bennouas et al. 2003] ont utilisé cette mesure pour la détection et la visualisation de communautés (ou cluster) dans des graphes, type graphe du Web, grâce à un modèle d’algorithmes à ressort. [Mathieu et Bouklit 2005] propose une mesure alternative à pagerank, le backrank, qui permet notamment de mieux modéliser une marche aléatoire sur un graphe du Web [Mathieu et Bouklit 2004].

2.1.3. Visualisation et clustering multi-échelle des graphes petits mondes

L’approche développée récemment s’inscrit dans un contexte consistant à définir des modèles d'interaction qui concilient plusieurs niveaux de détails dans une même vue. Nous avons d’une part conçu des algorithmes permettant de construire automatiquement des vues d’ensemble zoomables et déformables centrées sur un focus (point d’entrée sur les données) [Boutin et al. 2005], [Boutin et Hascoët 2004a], [Boutin et Hascoët 2004b], [Boutin et Hascoët 2003]. D’autre part, nous avons développé des algorithmes de fractionnement hiérarchique de graphes se prêtant à une navigation fluide au travers de la hiérarchie [Amiel et al, 2005a], [Amiel et al, 2005b], [Auber et al. 2003], [Chiricota, et al. 2003].

2.2. Algorithmique de graphes

La meilleure efficacité d’une méthode de résolution d’un problème ne peut être garantie que si les structures combinatoires des objets manipulés, des graphes par exemple, sont comprises et maîtrisées. La théorie des graphes (technique de décomposition par exemple) est donc essentielle à une algorithmique efficace. Une approche plus originale, et tout aussi importante, est de considérer un algorithme comme un objet combinatoire en soi. Son étude permet alors d’en dégager les propriétés de base, ses invariants, et parfois même d’en déduire de nouvelles applications. Nous essayons de combiner ces deux approches.

2.2.1. Méthodes de décomposition de graphes

Décomposer un graphe permet de mieux en appréhender la structure combinatoire. Cela permet l'application de paradigmes algorithmiques tel que diviser pour résoudre. De très nombreuses techniques de décomposition de graphes ont été proposées, la plus élémentaire étant peut-être la décomposition en composantes connexes ou fortement connexes. Une des clés de la récente preuve de la conjecture des graphes parfaits était l'utilisation de nouvelles techniques de décomposition. Nos recherches sur ce sujet concernent essentiellement la décomposition modulaire (voir par exemple [Capelle et al 2002, Habib et al 2004, Habib et Paul 2005]) et la décomposition arborescente ou en branches d’un graphe ([Paul et Telle 2005]).

2.2.2. Codages et représentations compactes

Le codage ou la représentation des graphes (ou autre structure combinatoire) est un aspect central de l’algorithmique. L’objectif est l’utilisation d’un espace mémoire le plus faible possible et des réponses rapides aux requêtes telles que adjacence, distance, routage, etc. Nous nous sommes intéressés aux représentations implicites et ses applications aux réseaux (routage). Le problème consiste à affecter le minimum d’information possible à chaque sommet de manière à répondre (efficacement) à une requête : c’est donc un mode de représentation distribué. Nous avons obtenu des résultats de bornes

180

supérieures et inférieures pour différents codages. Voir par exemple [Gavoille et Paul 2003]. Dans un autre domaine, nous avons proposé une représentation « compacte » de l'ensemble des solutions d'un réseau de contraintes. Elle repose sur les propriétés de la structure du réseau (graphe ou hypergraphe) [Fargier et Vilarem 2004 et 2003].

2.2.3. Triangulation minimale et séparateurs minimaux

Nous nous sommes intéressés au problème de la triangulation d'un graphe et de sa décomposition par rapport à un de ses séparateurs minimaux. Nous avons étudié les propriétés de l'algorithme de base de triangulation d'un graphe en rapport avec l'heuristique du sommet de degré minimum [Berry et al. 2003] et avons généralisé les algorithmes de reconnaissance de graphes triangulés et de triangulation minimale à base d'étiquetage des sommets [Berry et al. 2005].

2.2.4. Algorithmique et modèles de graphes pour la bio-informatique

De nombreux problèmes issus de la biologie nécessitent de manipuler différentes structures combinatoires : mots ou permutations, graphes ou arbres. Nous avons montré que des techniques classiques de décomposition de graphes pouvaient se révéler particulièrement pertinentes dans le cadre de la génomique comparative et de la reconstruction phylogénétique. Un modèle simplifié mais admis du génome est une permutation dont les éléments représentent les gènes. Comparer des génomes pour détecter des structures conservées au cours de l’évolution consiste donc à comparer un ensemble de permutations. Le modèle des graphes de permutation apparaît alors naturellement. Nous avons montré que les structures conservées dans les génômes définissent un objet combinatoire classique, une famille partitive, dont l’algorithmique est maintenant bien comprise. Voir par exemple [Habib et al. 2004, Bergeron et al. 2005, Bui Xuan et al. 2005].

2.3. Visualisation-interaction

Les résultats obtenus se sont penchés sur les problèmes liés au partage de la surface d’affichage entre plusieurs supports hétérogène ou les problèmes liés aux interactions directes avec le nouveau support que représente le mur, et au questions de plasticité à savoir d’adaptation des techniques de visualisation et d’interaction classiques à un dispositif multi-écran avec des écrans hétérogène [Collomb et al. 2005], [Collomb et Hascoët 2004], [Hascoët 2003], [Hascoët et Sackx 2002].

3- Prospective Le projet VAG a été constitué il y a maintenant 4 ans à la suite de la restructuration des deux ex-départements de recherches en informatique du LIRMM en projets, constituant un unique département. Le bilan de ces quatre années montre un certain nombre de résultats intéressants autours de la thématique du projet [Fraigniaud et al.], [Bouklit et Mathieu 2005], [Amiel et al. 2005a], [Amiel et al., 2005b], [Bouklit et Mathieu 2005], [Fraigniaud et al. 2004a], [Fraigniaud et al. 2004b], [Jourdan 2004], [Mathieu et Bouklit 2004], [Auber et al. 2003], [Bennouas et al ; 2003], [Bouklit et al. 2003], [Bouklit et Mathieu 2003], [Chiricota, et al. 2003], [Bouklit et Jean-Marie 2002], [Chiricota et al. 2002]. Pourtant, nous ressentons le besoin de nous réorganiser en équipe plutôt qu’en projet (une équipe regroupant des chercheurs autours d’une thématique, le projet autour d’un sujet plus précis). La raison principale de ce recadrage est l’actualité récente des départs et recrutements locaux en théorie des graphes et algorithmiques. Suite au départ d’un professeur et l’arrivée d’un MCF et d’un CR

Une autre partie des travaux du groupe s’est déroulé sur des thématiques ancrées dans le domaine des interactions et autour de dispositifs multi-supports et multi-échelles : une partie de l’affichage se fait sur un écran traditionnel à petite échelle tandis qu’une autre partie de l’affichage se fait sur le mur à grande échelle. Le caractère innovant du dispositif s’articule autour de trois points forts : augmentation et structuration de la surface d’affichage, rapidité d’accès à l’information et coopération et partage des informations.

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CNRS en théorie des graphes et combinatoire, l’opportunité nous est présentée de (re)-construire une équipe en « algorithmique, graphes et combinatoire ». Cette thématique a depuis toujours constitué l’une des composantes importantes de la recherche en informatique au LIRMM. La recherche dans le domaine de la visualisation a suivi du recrutement d’un PR (2000) et d’un MCF (2001) associant les points de vue algorithmique puis IHM sur les problèmes de la navigation des espaces d’information modélisé par les graphes, en portant attention aux modèles multi-échelles des données et de l’interaction [Boutin et al. 2005], [Jourdan et al. 2005], [Boutin et Hascoët 2004a], [Boutin et Hascoët 2004b], [Boutin et Hascoët 2004c], [Chiricota et al. 2004], [Jourdan et Mélançon 2004], [Jourdan et Melançon 2003], [Boutin et Hascoët 2003]. Des préoccupations plus proches de l’interaction sur les dispositifs multi- (et grandes) surfaces nourrissent aussi les travaux des chercheurs du projet [Collomb et al. 2005], [Hascoët et al. 2005], [Collomb et Hascoët 2004], [Hascoët 2003], [Hascoët et Sackx 2002], tout comme des questions algorithmiques et proches du dessin de graphe [Grivet et al. 2004], [Melançon et Philippe 2004]. Nous présentons donc ci-dessous brièvement dans leurs grandes lignes les prospectives de recherche de ces deux nouveaux groupes.

3.1. Equipe « Graphes et Algorithmes »

Ainsi que nous l’avons déjà mentionné plus tôt, ce groupe vient de connaître d’importants changements (départ d’un Professeur en algorithmique, recrutement d’un MCF en théorie des graphes et d’un CR en combinatoire). Cette équipe est amenée à poursuivre prochainement son évolution puisque le recrutement d’un professeur est prévu. On peut donc qualifier ce nouveau groupe « d’équipe jeunes chercheurs ». Il est actuellement constitué de 1 Prof., 2 CR et 4 MCF. Les recherches seront dans la continuité des travaux menés ces dernières années avec une attention croissante aux problèmes issus de la bioinformatique. Par ailleurs les deux nouveaux recrutement, nous permettront de renforcer nos efforts sur des sujets fondamentaux tels que la théorie des mineurs de graphes, la largeur arborescente, la largeur de branche, etc. et l’algorithmique des techniques de décompositions associées.

3.2. Equipe « Visualisation et interactions »

Ce groupe envisage de se recentrer autour de la visualisation, de données abstraites induisant une structure de graphes ou non, tout en maintenant une activité très ciblée sur les questions d’interaction multi-supports. Il est question notamment d’équiper le laboratoire d’une salle où ces dispositifs seraient mis à disposition des chercheurs du laboratoire, afin d’en faciliter l’accès, mais aussi afin d’en faire une évaluation plus exhaustive. Le groupe est pour l’instant formé d’un PR et d’un MCF, avec un recrutement MCF prévu au printemps 2006. Un rapprochement avec d’autres membres du laboratoire oeuvrant en fouille de données est pressenti, amenant ainsi au groupe une masse critique suffisante. Ce croisement de discipline souvent observé et quelquefois appelé le « visual data mining » est délibérément tourné vers les applications, et se nourrit de questions soulevés par les données manipulées. Il est question entre autre de maintenir un lien étroit avec les communautés en biologie (réseaux signalétiques, données d’expression) et en géographie (réseaux sociaux) et d’ouvrir les travaux du groupe aux données abstraites, ensemblistes et multi-dimensionnelles. Toutes les questions relatives à la visualisation, traitement des données et clustering, dessin et interaction seraient alors étudiées. Des travaux déjà publiés montrent la capacité du groupe à effectuer cette adaptation [Hascoët 2005], [Jourdan et al. 2005], [Jourdan et Mélançon 2004], [Chiricota et al. 2004], [Grivet et al. 2004].



• [de Montgolfier 2003] F. de Montgolfier. Décomposition modulaire des graphes, théorie, extension et algorithmes. LIRMM – Université de Montpellier 2, décembre 2003. Directeurs : M. Habib, C. Paul. Rapporteurs : R. McConnell, J.-M. Vanherpe, C. Gavoille. Examinateurs : J.-L. Fouquet. Président : M. Crochemore. Durée : 3 ans. Financement : AMN. Devenir : Maître de conférence au LIAFA

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• [Mathier 2004] F. Mathieu. Graphes du Web, mesures d’importance à la pagerank. LIRMM – Université de Montpellier 2, décembre 2004. Directeurs : M. Habib, L. Viennot. Rapporteurs : S. Abiteboul, P. Fraigniaud. Examinateurs : F. Bacelli, V. Blondel. Président : A. Jean-Marie. Durée : 3 ans. Financement : AMN. Devenir : Chargé de Recherche à France-Telecom

• [Jourdan 2004] F. Jourdan. Visualisation d’information : dessin, indices structuraux et navigation. Applications aux réseaux biologiques et aux réseaux sociaux. LIRMM – Université Montpellier 2, décembre 2004. Directeur : G. Mélançon. Rapporteurs T. Munzner, A. De Daruvar. Examinateurs: F. Molina, O. Gascuel. Président : M. Delest. Durée : 3 ans. Financement : bourse école doctorale Biologie et Santé UM2. Devenir : CR INRA Toulouse

• [Boudon 2004] F. Boudon. Représentation géométrique multi-échelles de l’architecture des plantes. LIRMM – Université Montpellier 2, février 2004. Directeur : Christophe Godin, codirecteur : Guy Mélançon. Rapporteurs : Marie-Paule Cani, Hervé Sinoquet. Examinateurs : Prusinkiewicz Przemyslaw, Daniel Barthélémy. Président : M. Habib. Durée : 4 ans. Financement : bourse INRA. Devenir : Post-doctorant LORIA puis CDD

• F. Boutin doit soutenir sa thèse en novembre 2005.

4.2. Publications


[Diekert et Habib 2004] V. Diekert and M. Habib. STACS 2004, 21st Annual Symposium on Theoretical Aspects of Computer Science, Lecture Notes in Computer Science, Springer, 2004. [Alt et Habib. 2003] H. Alt and M. Habib. STACS 2003, 20th Annual Symposium on Theoretical Aspects of Computer Science, Lecture Notes in Computer Science, Springer 2003.

Chapitre d’ouvrages (audience nationale)

[Hascoët 2004] Hascoët M., Visualisation d'Information et Interaction, chapitre 5, dans Méthodes Avancées pour les Systèmes de Recherche d'Informations, ISBN : 2-7462-0846-6, Hermès, 2004

Revues d’audience internationale

[Fraigniaud et al.] P. Fraigniaud, C. Gavoille and C. Paul. Eclecticism Shrinks Even Small Worlds. To appear in Journal of Distributed Computing, 2006. [Habib et al.] M. Habib, D. Kelly, E. Lebhar and C. Paul. Can Transitive Orientation Make Sandwich Problem Easier ? To appear in Discrete Mathematics, 2006. [Kitaev et al.] S. Kitaev, T. Mansour, P. Séébold. The Peano curve and counting occurrences of some patterns. To appear in Journal of Automata, Languages and Combinatorics. [Séébold] P. Séébold, Tags-systems for the Hilbert curve. To appear in Journal of Automata, Languages and Combinatorics. [Berry et al. 2005] A. Berry, J.-P. Bordat, P. Heggernes, G. Simonet, and Y. Villanger. A wide-range algorithm for minimal triangulation from an arbitrary ordering. Journal of Algorithms, 57(2),2005. [Habib et Nourine 2005a] M. Habib, L. Nourine: The number of Moore families on n=6. Discrete Mathematics 294(3): 291-296 (2005) [Habib et Paul 2005] M. Habib and C. Paul. A Simple Linear Time Algorithm for Cograph Recongition. Discrete Applied Mathematics, 145(2):183-197, 2005. [McConnell et de Montgolfier 2005] R. M. McConnell, F. de Montgolfier. Linear-time modular decomposition of directed graphs. Discrete Applied Mathematics 145(2): 198-209, 2005 [Paquin et al. 2005] G. Paquin, G. Melançon, and S. Brlek. Properties of the extremal infinite smooth words. Journal of Automata, Languages and Combinatorics, 2005.

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[Fargier et Vilarem 2004] H. Fargier and M.-C. Vilarem. Compiling CSPs into Tree-Driven Automata for Interactive Solving. Constraints, 9(4) : 263-287, 2004. [Habib et al. 2004a] M. Habib, L. Nourine, O. Raynaud, E. Thierry. Computational aspects of the 2-dimension of partially ordered sets. Theoretical Computer Science, 312(2-3): 401-431, 2004. [Melançon et Philippe 2004] G. Melançon and F. Philippe. Generating connected acyclic digraphs uniformly at random. Information Processing Letters 90(4): 209-213, 2004. [Richome et Séébold 2004] G. Richomme, P. Séébold. Conjectures and results on morphisms generating k-power-free words. International Journal of Foundations of Computer Science,15 :307–316, 2004. [Bermond et Ceroi 2003] J.-C. Bermond and S. Ceroi. Minimizing SONET ADMs in unidirectional WDM rings with groomong ratio 3. Networks, 41(2) :83-86, 2003. [Ceroi 2003] S. Ceroi. On covering a set of points by disks. Geocombinatorics 11(3) :65-73, 2003. [Gavoille et Paul 2003] C. Gavoille and C. Paul. Distance labeling and split decomposition. Discrete Mathematics, 273(1-3):115-130, 2003. [Habib et al. 2003] M. Habib, E. Lebhar and C. Paul. A Note on Finding All Homogeneous Set Sandwiches. Information Processing Letters, 87:147-151, 2003. [Janssen et Nourine 2003] P. Janssen and L. Nourine. A simplicial elimination scheme for meet-semidistributive lattices and interval collapsing. Algebra Universalis, 50(2):171-178, 2003. [Capelle et al. 2002] C. Capelle, M. Habib, F. de Montgolfier: Graph Decompositions and Factorizing Permutations. Discrete Mathematics & Theoretical Computer Science 5(1): 55-70, 2002. [Manches et Ceroi 2002] P. Manches and S. Ceroi. Association schemes and the Nakanishi-Montesinos conjecture. European Journal of Combinatorics 23(7):833-844, 2002.

Revues d’audience nationale

[Amiel et al. 2005b] M. Amiel, G. Melançon and C. Rozenblat. Réseaux multi-niveaux : l'exemple des échanges aériens mondiaux. M@ppemonde 78, 2005. http://mappemonde.mgm.fr/ [Hascoët 2005] M. Hascoët. Visualisation d'Information et Interaction. Méthodes Avancées pour les Systèmes de Recherche d'Informations, Lavoisier, 2005. [Hascoët et al. 2005] M. Hascoët, M Collomb and R. Blanch. Evolution du Drag-and-Drop : Du Modèle d'Interaction Classique aux Surfaces Multi-Supports. Revue I3: Information, Interaction, Intelligence 4(2), 2005.

Conférences d’audience internationale

[Amiel et al. 2005a] M. Amiel and G. Melançon and C. Rozenblat. Multi-level networks: the case of world air traffics. In 14th European Colloquium on Theoretical and Quantitative Geography, 2005. [Bergeron et al. 2005] A. Bergeron, S. Bérard, C. Chauve and C. Paul. Perfect Sorting by Intervals with Common Intervals is not Always Difficult. In 5th Workshop on Algorithms for Bio-Informatics – WABI’05. To appear in Lecture Notes in Bioinformatics, 2005. [Berry et al. 2005] A. Berry, R. Krueger and G. Simonet. Ultimate generalizations of LexBFS and LEXM. In 31st International Workshop on Graph Theoretical Concepts in Computer Science – WG’05. To appear in Lecture Notes in Computer Science, 2005. [Berry et al. 2005a] A. Berry, J. Blair, J.-P. Bordat, R. Krueger and G. Simonet. Extremities and Orderings Defined by Generalized Graph Search Algorithms. In 7th International Conference on Graph Theory – ICGT’05. To appear in Electronique Notes on Discrete Mathematics, 2005.

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[Berry et al. 2005b] V. Berry, S. Guillemot, F. Nicolas and C. Paul. On the Approximation of Computing Evolutionary Trees. In 11th International Computing and Combinatorics Conference – COCOON’05. Number 3595 in Lecture Notes in Computer Science, pages 115-125, 2005. [Bouklit et Mathieu 2005] M. Bouklit and F. Mathieu. BackRank: an alternative for PageRank? In 14th ACM International Conference on World Wide Web (WWW), pages 1122-1123, 2005 [Boutin et al. 2005] F. Boutin, J. Thièvre and M. Hascoët. Multilevel Compound Tree Construction Visualization and Interaction. In Human-Computer Interaction Interact'05, Costabile, Maria Francesca; Paternò, Fabio (Eds.), Lecture Notes in Computer Science, Vol. 3585, 2005. [Bui Xuan et al. 2005] Binh Minh Bui Xuan, M. Habib and C. Paul. Revisiting Uno and Yagiura's algorithm. In Annual International Symposium on Algorithms and Computation – ISAAC’05. To appear in Lecture Notes in Computer Science, 2005. [Collomb et al. 2005] M. Collomb and M. Hascoët, P. Baudisch and P. Lee. Improving Drag-and-Drop on Wall-Size Displays. In Graphics Interface'05. 2005. [Crespelle et Paul 2005] C. Crespelle and C. Paul. Fully Dynamic Algorithm for Modular Decomposition and Recognition of Permutation Graphs. In 31st International Workshop on Graph Theoretical Concepts in Computer Science – WG’05. To appear in Lecture Notes in Computer Science, 2005. [Paul et Telle 2005a] C. Paul and J.A. Telle. New Tools and Simpler Algorithms for Branchwidth. In European Symposium on Algorithms – ESA’05. Number 3669 in Lecture Notes in Computer Science, pages 379-390, 2005. [Paul et Telle 2005b] C. Paul and J.A. Telle. Edge Maximal Graphs of Branchwidth k. In 7th International Conference on Graph Theory – IGCT’05. To appear in Electronique Notes on Discrete Mathematics, 2005. [Boutin et Hascoët 2004a] F. Boutin and M. Hascoët. Focus Dependant Multi-Level Graph Clustering. In Advanced Visual Interface Conference – AVI’04, pages 167-170, 2004. [Boutin et Hascoët 2004b] F. Boutin and M. Hascoët. Multi-Level Exploration of Citation Graphs. In European Conference on Digital Library – ECDL’04, pages 366-377, 2004. [Boutin et Hascoët 2004c] F. Boutin and M. Hascoët. Cluster Validity Indices for Graph Partitioning. IV'04: 8th IEEE International Conference on Information Visualization, pp. 376-381, 2004. [Chiricota et al. 2004] Y. Chiricota, F. Jourdan and G. Mélançon. Metric-Based Network Exploration and Multiscale Scatterplot. In IEEE International Symposium on Information Visualization – IV’04, IEEE Computer Science Press., pages 135-142, 2004. [Collomb et Hascoët 2004] M. Collomb and M. Hascoët. Speed and Accuracy in Throwing Models for Large Displays. In 12th International Conference on Human Computer Interaction.- HCI'04, 2004. [Crespelle et Paul 2004] C. Crespelle and C. Paul. Fully-Dynamic Recognition Algorithm and Certificate for Directed Cographs. In 30th International Workshop on Graph Theoretical Concepts in Computer Science – WG’04. Number 3353 in Lecture Notes in Computer Science, pages 93-104, 2004. [Fouquet et al. 2004] J.-L. Fouquet, M. Habib, F. de Montgolfier and J.-M. Vanherpe. Bimodular decomposition of bipartite graphs. In 30th International Workshop on Graph Theoretical Concepts in Computer Science – WG’04. Number 3353 in Lecture Notes in Computer Science, pages 117-128, 2004. [Fraigniaud et al. 2004] P. Fraigniaud, C. Gavoille and C. Paul. Eclecticism Shrinks Even Small Worlds. In 23rd Annual ACM SIGACT-SIGOPS Symposium on Principles of Distributed Computing – PODC’04. Pages 169-178, 2004.

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[Grivet et al. 2004] S. Grivet, D. Auber, J.P. Domenger and G. Mélançon. Bubble Tree Drawing Algorithm. In International Conference on Computer Vision and Graphics - ICCVG’04, Springer Computational Imaging and Vision Series, vol. 32, pages 633-641, 2004. [Habib et al. 2004b] M. Habib, F. de Montgolfier and C. Paul. A simple linear-time modular decomposition algorithm. In 9th Scandinavian Workshop on Algorithm Theory – SWAT’04. Number 3111 in Lecture Notes in Computer Science, pages 187-198, 2004. [Habib et al. 2004c] M. Habib, C. Paul and M. Raffinot. Maximal common connected components of interval graphs. In 15th Annual Combinatorial Pattern Matching Symposium – CPM’04. Number 3109 in Lecture Notes in Computer Science, pages 347-358 2004. [Jourdan 2004] F. Jourdan. Drawing, clustering and visualization of biological pathways. In International Symposium on Networks in Bio-Informatics, 2004. [Jourdan et Melançon 2004] F. Jourdan and G. Melançon. Multiscale Hybrid MDS. In 8th International Conference on Information Visualization – IV’04. IEEE Computer Society, pages 388-393, 2004. [Mathieu et Bouklit 2004] F. Mathieu and M. Bouklit. The Effet of the Back Button in a Random Walk Application to PageRank. In 13th ACM International Conference on World Wibe Web (WWW), pages 370-371, 2004. [Séébold 2004] P. Séébold. The Peano curve and iterated morphisms. In 10èmes Journées Montoises d’Informatique Théorique, prépublication 04.006 de l’Institut de Mathématiques de l’Univ. de Liège, pp. 338-351, 2004. [Auber et al. 2003] D. Auber and Y. Chiricota, F. Jourdan and G. Mélançon. Multiscale navigation of Small World Networks. IEEE Symposium on Information Visualisation, IEEE Computer Science Press, pages 75-81, 2003. [Berry et al. 2003] A. Berry, G. Simonet and P. Heggernes. The Minimum Degree Heuristic and the Minimal Triangulation Process. In 29th International Workshop on Graph Theoretic Concepts in Computer Science - WG’03. Number 2880 in Lecture Notes in Computer Science, pages 58-70, 2003. [Boutin et Hascoët 2003] F. Boutin and M. Hascoët. Focus-Based Clustering for Multi-Scale Visualization. In 7th IEEE International Conference on Information Visualization- IV’03, pages 53-59, 2003. [Bretscher et al. 2003] A. Bretscher, D.G. Corneil, M. Habib and C. Paul. A Simple Linear Time LexBFS Cograph Recognition Algorithm. In 29th International Workshop on Graph-Theoretic Concepts in Computer Science - WG'03. Number 2880 in Lecture Notes in Computer Science, pages 119-130, 2003. [Bouklit et al. 2003] M. Bouklit, D. Coudert, J.-F. Lalande, C. Paul and H. Rivano. Approximate multicommodity flow for WDM networks design. SIROCCO 10, number 17 of Proceedings in Informatics, Carleton Scientific, pages 43-56. June 2003. [Chiricota, et al. 2003] Y. Chiricota, F. Jourdan and G. Mélançon. Software Components Capture using Graph Clustering. 11th IEEE International Workshop on Program Comprehension, Portland, Oregon, IEEE / ACM, pages 217-226, 2003. [Fargier et Vilarem 2003] H. Fargier and M.-C. Vilarem. Compiling CSPs into Tree-Driven Automata for Interactive Solving. In Third International Workshop on User-Interaction in Constraint Satisfaction - CP’03. pages. 44-55, 2003. [Gavoile et Paul 2003] C. Gavoille and C. Paul. Optimal Distance Labeling Scheme for Interval and Circular-arc Graphs. In European Symposium on Algorithms - ESA 2003, number 2832 in Lecture Notes in Computer Science, pages 254--265. 11th Annual European Symposium on Algorithms, 2003.

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[Habib et al. 2003b] M. Habib, C. Paul and J.A. Telle. A linear-time algorithm for recognition of catval graphs. In European Conference on Combinatorics, Graphs Theory and Applications - EuroComb 2003, Prague, 2003. [Habib et al. 2003c] M. Habib, D. Kelly, E. Lebhar and C. Paul. On poset Sandwich Problems. In European Conference on Combinatorics, Graphs Theory and Applications - EuroComb 2003, Prague, 2003. [Hascoët 2003] M. Hascoët. Throwing Models for Large Displays. In 11th International Conference on Human Computer Interaction – HCI’03, pages 73-77, 2003. [Jourdan et Melançon 2003] F. Jourdan and G. Melançon. A Tool for Metabolic and Regulatory Pathway Visual Analysis. SPIE Electronic Imaging, Data and Document Visualization, pages 46-55, 2003. [Hascoët et Sackx 2002] M. Hascoët and F. Sackx. Exploring Interaction Strategies with Wall-Screen: A New Dual-Display Device for Managing Collections of Web Pages. In IEEE International Conference on Information Visualization – IV’02, pages 719-, 2002.

Conférences d’audience nationale

[Jourdan et al. 2005] F. Jourdan, G. Mélançon, C. Douy and A. Gasne. Une Approche MDS Hybride pour l'Exploration Visuelle Interactive. Conférence Francophone sur l'Interaction Homme-Machine, ACM Press, 2005. [Fraigniaud et al 2004b] P. Fraigniaud, C. Gavoille, and C. Paul. Eclectisme dans les petits mondes. In 6èmes Rencontres Francophones sur les Aspects Algorithmiques des Télécommunications (AlgoTel), 2004. [Bennouas et al 2003] T. Bennouas, M. Bouklit and F. de Montgolfier. Un Modèle Gravitationnel du Web. 5ièmes Rencontres Francophones sur les Aspects ALGOrithmiques des TELécommunications (Algotel) et 1ère Journée Francophones de la Toile (JFT), 2003. [Bouklit et al 2003] M. Bouklit, D. Coudert, J.-F. Lalande and H. Rivano. Approximation Combinatoire de Multiflot Factionnaire : améliorations. In 5ièmes Rencontres Francophones sur les Aspects ALGOrithmiques des TELécommunications (AlgoTel), 2003. [Bouklit et Mathieu 2003] M. Bouklit et F. Mathieu. Effet de la Touche Back dans un Modèle de Surfeur Aléatoire. In 1ère Journée Francophones de la Toile (JFT), 2003. [Bouklit et Jean-Marie 2002] M. Bouklit et A. Jean-Marie. Une Analyse de PageRank, une Mesure de Popularité des Pages Web. In 4ièmes Rencontres Francophones sur les Aspects ALGOrithmiques des TELécommunications (AlgoTel), pp. 131-138, 2002. [Chiricota et al. 2002] Y. Chiricota, F. Jourdan and G. Mélançon. Clustering as a strategy for the visualization of large graphs : a metric-based approach. In DIMACS Workshop on Data Mining and Visualization, DIMACS Center, Rutgers University, 2002.

187

Web sémantique et E-Learning (Web)

RESPONSABLE : M. Joab


D. Hérin (PR)M. Joab (PR)

P. Pompidor (MCF) M. Sala (MCF)

D. Guin (PR, UM2), L. Trouche (PR, INRP, Lyon)

Associés :

M.-N. Bessagnet, MCF, Univ. de Pau, sept.-déc. 2003R. Aiken, Temple University, Philadelphia, janv.-fév. 2004

Invités :


ThèsesHDRBrevets

Audience internationale Audience nationaleLivresChapitre d’ouvrages 4 2Edition d’ouvrages 4 3Revues avec comité de lecture 3 1Conférences avec actes publiés et comité de lecture 25 6Conférences invitées 3 2Autres conférences 2 2

Web sémantique, ontologies, extraction de connaissances, ressources, Web

Permanents :

L. Abrouk (depuis déc. 2003)H. Eberspacher (depuis oct. 2002)

P. Suksomboon (depuis oct. 2003)M. Sokhna (associé depuis oct. 2004)

Thèses en cours :

V. Psyché, ATER UM1 sept. 2005 - août 2006. Fin thèse Montréal

Post-doc :

• Forte implication dans les projets européens : 1 NoE, 1 Minerva, 1 Interreg III

Faits marquants

• Membres du Réseau d’excellence européen Kaléidoscope « Concepts and methods for exploring the future of lear-ning with digital technologies », et responsables de l’action « Semantic Web and e-learning ». Cette action regroupe 10 partenaires européens et avec lesquels nous avons développé des relations, en particulier les Universités deSaarland, Bergen, Porto et London. Durée : 1er janvier 2004 - 31 déc. 2007. Montant : 4000€ par an.

Collaborations internationales

Composition stable entre 2002 et 2005

• Au niveau national : Membre du RTP 39 (2002 à 2004), de l’ATIEF (membre du CA de l’Association de Technologies de l’Information pourl’Education et la Formation) association membre de l’ASTI, de l’ACI GUPTen (Genèses d’usages professionnels des technologies chez les ensei-gnants), membre (secrétaire) du bureau de l’association EGC « Extraction et Gestion de Connaissances », depuis 2002.

• Membres de comités de programmes :- Conférences et workshops internationaux : ITS 2002 (Int. Conf. on Intelligent Tutoring Systems) ; AIMSA 2002 (Workshop on ArtificialIntelligence Methodology, Systems and Appllications) ; SACHA 2002 (Software Agents - Co-operation – Human Activity) @ITS 2002 ; SimulationBased Training @ITS 2002 ; OOIS 2002 (Int. Conf. On Object-Oriented Information Systems) ; K-CAP 2003 (WS on Knowledge Management) ;SETIT 2003-2005 ; SYNASC 2005 ; SW-WL’2003-2005 @CaiSE (Int. WS on Semantic Web for Web-based Learning) ; ATELS’2005 ; WebS 2005 @DEXA 2005 (Int. Workshop on Web Semantics) ; SW-WL’2003-2005 @CAISE.- Conférences nationales : EGC 2002-2005 (Extraction et Gestion de Connaissances) ; AIM 2000-2002 (Colloques de l’Association Information etManagement) ; DVP 2002 (Documents Virtuels Personnalisables) ; TICE 2002 ; COMETIC’2003 (Colloque Médiation et Ingénierie des connaissan-ces) ; EIAH 2003-2005 ; Journée Web Sémantique pour le e-learning. Plateforme AFIA @RFIA, 2005.

• Membres de comités de revues internationales : Int. Journal of Web-Based Learning and Teaching Technologies ; IJIT 2004 (Int. Journal ofInformation Technology), IJAIED (Int. Journal of AI in Education). Et françaises : STICEF ; Revue d’IA ; Revue Hommes, Interactions etCommunications Numériques ; ISI 2002 (n° spécial SIC).

• Organisation de manifestations internationales : 1ère revue du NoE Kaleidoscope et WS THEMA mars 2005 ; Panel « Distance Learning andVirtual Campus : Issues and Prospects » @ITS mai 2002 ; WS Kaleidoscope mars 2004 ; co-organisation des WS SW-WL’2003-2005 @CAISE et SW-EL'2005 @AIED 2005 ; co-chair of WG9 @CERME 4. Et de manifestations nationales : EGC 2002 ; EIAH 2005 ; WS AS CNRS et Color INRIA2004 ; Pilotage du symposium « Environnements informatisés pour l'éducation et la formation scientifique et technique » Rencontres franco-phones REF 2005 ; Pilotage scientifique et organisation de l’école Jeunes chercheurs sur les EIAH en 2006.

• Au niveau de la Région Languedoc-Roussillon - Présidence du Conseil Scientifique du pôle TIIM - Informatique (1997-2004), qui se poursuit par la présidence du Conseil Scientifique du

département « Informatique, Multimédia, TIC » de l’association de TRANSFERT LR créée en janvier 2005 (CPER).- Membre du Conseil Scientifique de la région LR (1996-2004), et depuis juillet 2005, membre du Comité ARAGO, Comité consultatif régional de

la Recherche et du Développement Technologique.

Animation

• Co-animation de l’Action Spécifique CNRS et de l’action COLOR INRIA Sophia Antipolis « WebLearn : Web Sémantique et e-learning » avec R. Dieng et M. Grandbastien. Dix partenaires français parmi lesquels : IMAG à Grenoble, LIP6 à Paris, LORIA à Nancy, ENST Bretagne à Brest,INRIA et I3S à Sophia Antipolis, CREGO à Montpellier. Cette collaboration donne lieu à la rédaction d’un ouvrage commun en cours.Durée : sept. 2003 - dec. 2004. Montant : CNRS : 20 K€ + INRIA : 12,3 K€


• Responsable du Projet « Extraction de connaissances sur le Web - Intégration de modèles informatiques, socio-économiques et de marketing.Application au e-commerce », dans le cadre du CPER de la région Languedoc-Roussillon. Ce projet a regroupé trois partenaires : Le LIRMM,et le CREGO (Centre de Recherche en Gestion des Organisations) de l’UM2 et l’UM1. Durée : 2002-2004.

• Contrats industriels : Contrat de collaboration de recherche avec l'entreprise Concept-6 : représentation des concepts qui permettent de caractériser des documents liés à la demande d'autorisation de mise sur le marché de médicaments. Aide à l’annotation de documents semistructurés. Durée : mai 2005-avril 2006. Montant : 12 000 euros.

• Développement de prototypes : Chimère : Extraction d'information de pages Web de type formulaires. Outil d'aide à l'annotation de documents semi structurées. Analyse de titres. Outil de gestion des offres de formation des Universités et portfolio de l'étudiant dans lecontexte du LMD.

Collaborations locales

• Responsable scientifique du projet i-quality : « Quality implementation in Open and Distance Learning in a multicultural European environment », une action Minerva du programme SOCRATES ; Durée : oct. 2003-sept. 2006. Montant : 43 K€

• Responsable scientifique du projet européen Interreg III Transforma France / Espagne : Initiative Transpyrénéenne pour le développement de stra-tégies conjointes de formation non présentielle au moyen des TIC. Durée : 2003-2005

• Financement d’une thèse par le GEIE EMWIS, Euro-Mediterranean Information System on the know-how in the Water sector, programme Euro-Mediterranean MEDA Water (nov. 2003-déc. 2006)

• Collaboration avec Univ. d’Osaka dans le cadre du collège doctoral franco-japonais. Complément de bourse de doctorant par le Ministère desaffaires étrangères. Durée : sept. 2004 - août 2005. Montant : 10 K€

1. Problématique scientifique et positionnement Les membres du projet travaillent sur deux problématiques : l’extraction de connaissances et de ressources semi-structurées sur le Web, appliquée principalement dans le domaine du e-learning, et la construction de modèles dans le contexte des communautés d’apprentissage.

1.1. Gestion de contenu pour le Web sémantique : application au e-Learning

Compte tenu de la croissance exponentielle des ressources, documents et services disponibles sur le Web, et de leur hétérogénéité, il est difficile de trouver les ressources pertinentes qui répondent à une requête posée par un utilisateur. En effet, lorsqu’un utilisateur recherche des informations sur le Web, la résolution de sa requête fait souvent appel à plusieurs ressources (documents ou services) hétérogènes, conçues indépendamment les unes des autres. Un moteur de recherche de type Google répond à une requête, exprimée sous forme de mots clés, en retournant les pages Web triées en fonction de leur pertinence. Notre objectif est de fournir, non seulement l’indication des pages Web qui contiennent l’information, mais surtout l’enchaînement des ressources, ou des parties de ressources, qui permettent de résoudre la requête et la présentation d’un résultat sous une forme personnalisée. Dans ce contexte, le processus de gestion de contenu pour le Web sémantique se compose de cinq étapes : i. l’identification des ressources (ou parties de ressources) pertinentes qui contiennent les informations nécessaires pour réaliser la requête, ii. le traitement de l’information contenue dans les ressources sélectionnées, iii. la composition de ces informations et ressources afin de proposer, sous une forme cohérente, les informations souhaitées par l’utilisateur, iv. la présentation du résultat, et v. l’évaluation a posteriori de la validité et de la pertinence des informations fournies. Des modèles et des outils informatiques sont nécessaires à chacune de ces étapes. Nous travaillons principalement à résoudre des problèmes engendrés par les étapes d’identification et de composition de ressources (ou parties de ressources). L’identification est une tâche difficile. Les technologies du Web sémantique et l’ingénierie des ontologies apportent des éléments de solution par la description des ressources à l’aide de modèles et de langages capables de résoudre l’hétérogénéité des ressources. Les ontologies permettent d’annoter les ressources. Les langages tels que RDF ou OWL permettent de décrire les ontologies et les métadonnées issues de la phase d’annotation et de raisonner sur celles-ci. La phase d’annotation est une tâche fastidieuse, peu réaliste si elle doit être réalisée manuellement. Des outils d’aide à l’annotation s’avèrent indispensables. Par ailleurs, cette phase suppose l’existence d’une ontologie commune, ce qui est rarement le cas. Dès lors les problèmes liés à l’évolution et la révision des ontologies se posent. La composition des ressources, à savoir l’enchaînement de documents (ou parties de documents) ou l’orchestration de services, en vue d’obtenir le résultat de la requête, nécessite la prise en compte des aspects liés au contenu sémantique et au profil de l’utilisateur (personnalisation). Nous nous sommes positionnés sur deux champs d’application : dans un premier temps, les sites commerciaux (organisation de voyages et vente de livres) caractérisés par la présence de formulaires qui permettent d’accéder au contenu de bases de données et dans un deuxième temps, le domaine de l’éducation (e-learning). Le champ d’application du e-learning est intéressant pour plusieurs raisons : les ressources sont structurées (besoin pédagogique) et donc plus faciles à annoter ; il existe un curriculum (ou plan d’enseignement) qui permet d’enchaîner les ressources ; des services sont mis à la disposition de l’enseignant et de l’apprenant ; enfin l’évaluation a posteriori des connaissances acquises par l’apprenant, permet de vérifier la pertinence des ressources présentées à l’apprenant, et indirectement la pertinence des stratégies d’enseignement mises en œuvre pour enchaîner les ressources.

1.2. Construction de modèles dans le contexte des communautés d’apprentissage

En e-learning, nous travaillons dans le contexte de communautés d’apprentissage qui partagent pratiques et ontologies. Notre démarche associe construction de modèles, confrontation de ces

191

modèles aux normes et standards en vigueur, expérimentations auprès du public cible, conception de méthodes à partir des modèles et réalisation d’applications destinées à outiller les méthodes. En particulier, cette démarche est appliquée pour la conception de ressources pédagogiques et la gestion des groupes d’apprenants dans l’apprentissage collaboratif. Les modèles des ressources sont utilisés au départ de façon prescriptive pour aider les auteurs à concevoir l’activité pédagogique dans son ensemble. L’expérience des utilisateurs est intégrée dans des comptes-rendus d’expérimentation. Ces travaux sont fortement étayés par des collaborations pluri-disciplinaires avec les Sciences de l’Education.


2.1 Gestion de contenu pour le Web sémantique : application au e-learning

2.1.1. Identification de ressources à l’aide d’ontologies

La phase d’identification de ressources, inclut leur découverte, par exemple à partir de services, et leur enrichissement qui facilitera leur utilisation, à l’aide de tâches comme la classification, le marquage sémantique et l'indexation. Le marquage sémantique nécessite des modèles et outils d’aide à l’annotation et de gestion d’ontologies. Des méthodes spécifiques d’indexation permettent d’organiser ces annotations et ontologies.

La découverte de ressources sur le Web : L’identification de pages de type formulaires Afin de comparer les résultats d’une même requête sur plusieurs sites qui offrent un même service, par exemple comparer les prix de vente d’un même livre, nous avons travaillé sur l’identification de sites qui utilisent des pages de type formulaires. Ces pages permettent d’accéder à des bases de données et se caractérisent par la présence de données structurées (zones de saisie ou d’affichage de résultats) et de brèves informations textuelles qui fournissent des contraintes sur ces données. Les problèmes à résoudre sont liés, d’une part à l’extraction des informations à partir des formulaires en analysant les deux types de données (données structurées et texte) afin d’obtenir un ensemble d’informations cohérent et décrit à l’aide d’un même formalisme ; d’autre part, à l’intégration et à l’exploitation des informations extraites de différents sites et répondant à un même service, sachant que les problèmes d’hétérogénéité doivent être transparents pour l’utilisateur. Nous avons retenu une approche basée sur la médiation, les ontologies et les logiques de descriptions [Segret M. Et al. 2005].

L’annotation de ressources à partir d’ontologies La structure des ontologies que nous mettons en œuvre est basée sur une hiérarchie de concepts reliés entre eux par des relations de généralisation et d’agrégation. Dans nos travaux, nous avons retenu l’hypothèse que des ontologies du domaine existaient a priori. Notre objectif est de faire évoluer ces ontologies au fur et à mesure de l’analyse de sites. Nos travaux sur l’annotation de ressources à partir d’ontologies, sont réalisés au moyen de requêtes « ontologiques », en utilisant une analyse légère de la langue naturelle. Nous avons pour cela, développé un prototype d’analyseur lexical, syntaxique et sémantique, et constitué un dictionnaire test bilingue et sémantiquement annoté de 32000 entrées.

Les parcours personnalisés pour le E-Learning A l'heure actuelle, le webmaster d'un site Web ne dispose habituellement que d’informations statistiques pour connaître les utilisations de son site. Pour pouvoir enrichir les connaissances sur la navigation dans des parcours de formation, nous modélisons le site Web en utilisant une ontologie du domaine (représentée en XML) et relions les pages du site à cette ontologie. Ensuite, nous catégorisons les apprenants pour pouvoir obtenir des connaissances ciblées. Ces informations vont permettre par catégories d'apprenants d'optimiser les parcours, de ne présenter que les informations pertinentes et d'aider à la révision du site [Sala et Isoird, 2004] [Sala et al. 2003].

La propagation des annotations : un outil d’aide à l’annotation L’annotation des documents est une tâche fastidieuse. Afin d’aider à l’indexation de ressources à partir d’ontologies, nous travaillons sur la définition de règles qui permettent de propager sur une ressource nouvellement découverte, les annotations rattachées à des ressources précédemment indexées et auxquelles la nouvelle ressource fait référence par l’intermédiaire d’un lien hypertexte [Abrouk L. & al. 2005]. Ce travail fait l’objet de la thèse de L. Abrouk.

192

L’organisation et l’accès aux annotations. Une organisation et un stockage appropriés des métadonnées, des annotations et des ontologies sont nécessaires pour faciliter l’accès aux ressources. Nous étudions l’adaptation de graphes de type S-node [Raghavan and Garcia-Molina 20031] qui nous paraissent pouvoir accroître significativement les temps d’exécution des requêtes et limiter l’accès aux ressources par l’utilisation d’index. Dans le contexte des ressources pédagogiques nous enrichissons l’algorithme de représentation des S-node, par la prise en compte de trois aspects : la spécificité des ressources pédagogiques (cours, exercices,…), le format ou le type de média, et l’indexation du contenu des ressources (aspects sémantiques), en respectant les standards LOM et SCORM. Cette étude fait l’objet de la thèse de P. Suksomboon. Dans un environnement distribué, nous avons proposé l’utilisation d’un gestionnaire d’ontologies (Kaon) pour modéliser les liens entre les ressources partagées dans un réseau pair à pair de type Edutella, en vue d’organiser le partage de ressources pédagogiques [Bastide et al. 2004]. Les annotations et ontologies sont contenues dans des super nœuds du réseau afin de localiser plus rapidement les ressources. Ce type d’outil peut être considéré comme un complément aux tables dynamiques de routage dans l’optique de tracer et localiser plus rapidement un ou plusieurs points d’information que l’utilisateur recherche.

2.1.2. Aide à la composition de ressources

Ces travaux ont été essentiellement réalisés dans le domaine du e-learning, en vue d’aider un enseignant dans son rôle de préparation de cours. L’objectif est de modéliser et synchroniser les ressources pédagogiques disponibles sur le Web, en vue de concevoir, d’évaluer et de réviser un cours. Ce travail permet la création assistée de cours par l’enrichissement d'une ontologie de concepts pédagogiques. Nous traitons le problème par deux approches complémentaires. Dans la première approche, nous retenons comme hypothèse que l’enseignant peut modéliser son cours par une ontologie. Dans ce cas nous organisons le contenu du cours par assemblage de ressources ou de parties de ressources existantes. Après évaluation auprès des étudiants, nous mettons en place des informations qui vont permettre à l’enseignant de réviser son cours. Nous avons ainsi proposé une méthodologie de conception de cours à partir de ressources existantes sur le Web, basée sur l’analogie avec la construction d’un cours par un enseignant, à partir d’ouvrages ou de documents existants. Cette méthodologie se compose de plusieurs étapes parmi lesquelles, une étape d’annotations des ressources pédagogiques par rapport à une ontologie supposée préexistante, une étape d’évaluation des ressources et une étape de révision du cours et de l’ontologie initiale [Hérin et al. 2002]. La création dynamique d’un cours à partir de ressources pédagogiques en utilisant des ontologies et la construction de curriculum a donné lieu à plusieurs publications [Isoird et Sala, 2005] [Sala et al. 2004]. Ces travaux ont été étendus à l’analyse de la trace de l’apprenant dans un but d’aide à l’évaluation et de prise en compte de la personnalisation [Sala et al. 2004]. Dans la deuxième approche, nous supposons que l’enseignant, lors de la conception d’un nouveau cours, dispose que de certaines connaissances du domaine. Dans ce cas, nous recherchons sur le Web de manière automatique, en se basant sur des patrons syntaxiques et sémantiques, des contenus, des instances et des concepts se référant au domaine cherché. Nous obtenons « un brouillon de cours » que l’enseignant peut ensuite adapter et réutiliser [Pompidor et al. 2003]. Dans ce cadre, nous développons un prototype ayant pour but d'enrichir une ontologie de concepts pédagogiques. Pour ce faire, nous interrogeons automatiquement des moteurs de recherches avec des mots clefs extraits de pages précédemment analysées, l'amorce étant réalisée par une ontologie initiale hiérarchisant les premiers mots clefs. Cette analyse (lexicale, syntaxique et sémantique), ciblée sur l'extraction de définitions (comme « ce concept-X est un ... ») et de spécialisations (comme « ce concept-X se décline en ... »), repose sur l'exploitation d'une base de patrons syntaxiques tirés de l'analyse de définitions de plusieurs dictionnaires en ligne, et sur un dictionnaire minimal (notamment pour traiter les synonymies). L'ontologie ainsi créée, génère enfin un script de cours qui doit être « finalisé » manuellement.

1 Raghavan S. and Garcia Molina H (2003). Representing web graphs. Proceeding of the IEEE International Conference on Data Engineering.

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2.1.3. Identification de problèmes ouverts dans le domaine du « Web Sémantique pour le e-learning »

Dans le cadre de l’animation de la communauté dans le domaine du Web sémantique pour le e-learning, à la fois sur le plan national (AS CNRS et action Color INRIA) et européen (réseau Kaleidoscope), nous avons participé activement à l’identification de problèmes ouverts. Parmi ces problèmes, nous pouvons souligner :

• La conception et le développement d’outils d’annotations semi-automatiques qui intègrent les aspects sémantiques.

• La description des ressources et services pédagogiques à l’aide de métadonnées, annotations et ontologies ne peut pas être seulement statique mais doit pouvoir évoluer avec le temps. En effet, la description des données peut changer, et une suggestion est d’adopter une approche de type Edutella pour stocker les métadonnées, les annotations et les ontologies.

• Le traitement des métadonnées d’une manière déclarative à un haut niveau d’abstraction réduirait significativement les coûts de développement et de maintenance des applications de e-learning.

• Les services requis pour les applications de e-learning, en particulier pour le stockage des ressources, varient selon les applications de e-learning. Dès lors il est nécessaire de définir des entrepôts (structures) de métadonnées modulaires capables d’installer uniquement les services demandés.

Au sein de Kaleidoscope, nous avons proposé une méthodologie basée sur les rôles des utilisateurs (enseignant, étudiant) pour identifier et décrire les scénarios de l’annotation sémantique des contenus pédagogiques. L’ensemble du travail a fait l’objet de cinq livrables [Herin et al. 2005]. Les résultats de l’action spécifique doivent donner lieu à la publication d’un ouvrage en anglais, en cours d’écriture.

2.1.4. Prototype de gestion du système d’enseignement supérieur européen

Au niveau R&D, nous avons défini un ensemble de métadonnées qui permettent de décrire les parcours d’enseignement supérieur proposés par les Universités dans le cadre du système européen (LMD) et le portfolio de l’étudiant associé. Ces métadonnées correspondent aux fonctionnalités suivantes : les offres de formation, les équivalences entre modules d’enseignement de différentes universités, les supports pédagogiques en ligne accessibles sur les pages personnelles des enseignants ou sur des plateformes dédiées, les métiers et compétences développés au sein d’une Université, les emplois du temps. Au niveau du portfolio : l’aide à la simulation, à la composition et au suivi du parcours d’un étudiant, la génération du CV d’un étudiant. Ce travail a été réalisé en relation avec des élèves ingénieur en dernière année d’étude. Il a donné lieu à 4 mémoires et à un prototype développé à l'aide du SGBD PostGreSql et des langages PhP, Java et C. Des publications sur ce sujet sont en cours de rédaction.

2.2. Construction de modèles dans le contexte des communautés d’apprentissage

Les travaux de l’équipe portent sur différents aspects des modèles pour le e-learning : modèle de la qualité pour le e-learning (projet européen E-Quality), apprentissage collaboratif (gestion des groupes d’apprenants), modèles et méthodes de production de ressources pédagogiques (projet SFODEM).

2.2.1. Modèle de la qualité pour le E-Learning

Le projet européen « E-Quality : Quality implementation in Open and Distance Learning in a multicultural European environment » est une action Minerva du programme SOCRATES (octobre 2003-septembre 2006). Il vise à construire un guide méthodologique fondé sur un modèle conceptuel de la qualité de la FOAD (Formation Ouverte et A Distance) en Europe [Dumont et al. 2005; Joab and Dumont 2005]. Le modèle de la qualité produit est confronté aux normes et standards en vigueur (dont SCORM et IMS-LD) de façon à proposer une intégration de la qualité dans ces mêmes standards. Pour outiller notre approche, nous avons réalisé un logiciel permettant de construire de façon collaborative ce modèle conceptuel de la qualité.

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2.2.2. Apprentissage collaboratif

L’objectif de ces travaux est de concevoir et de réaliser des outils intelligents pour la création et la gestion d'un groupe d’apprenants. Notre proposition est d'ajouter à l'organisation des activités collectives, l'adoption d'une charte où les responsabilités sont réparties en fonction de rôles identifiés dans le groupe [Eberspacher and Joab 2004; 2005]. La charte est exprimée en termes de règles pratiques de fonctionnement du groupe. L’environnement technique, en cours de réalisation, permet de suivre les activités du groupe et d’automatiser en partie la mise en oeuvre des termes de la charte.

2.2.3. Méthodes de production de ressources pédagogiques

La méthodologie s’inscrit dans une perspective transdisciplinaire où s’articulent concepts et méthodes en informatique, didactique et ergonomie cognitive. L’approche instrumentale basée sur la théorie de l’activité fournit des méthodes d’analyse de l’activité instrumentée. L’approche didactique s’inscrit dans un paradigme socio-constructiviste de l’apprentissage, c’est une approche écologique, dans le sens où l’on étudie et modélise les conditions d’émergence d’une connaissance, enjeu d’apprentissage, du point de vue de la nature des contenus, du rapport du sujet à la connaissance et au contexte institutionnel. Nous avons développé des concepts et méthodes pour l’ingénierie pédagogique et l’analyse des apprentissages instrumentés en mathématiques dans les environnements informatisés, méthodes mises en œuvre en particulier dans le contexte d’environnements calculatrices symboliques [Guin et Trouche 2002] [Guin and al 2005]. Ce cadre théorique conduit à une conceptualisation de la notion de ressource pédagogique pour les enseignements intégrant des artefacts informatiques, ressources qui se construisent progressivement au sein de communautés de pratique enseignantes. Dans une démarche qualité, ceci conduit naturellement à développer une méthodologie d’ingénierie de formation visant à créer les conditions d’émergence et de viabilité de telles communautés. Dans le projet SFoDEM (Suivi de Formation à Distance des Enseignants en Mathématiques), nous avons développé un cadre général de description des ressources pédagogiques dans le but d’aider les enseignants dans la conception de leurs propres ressources ou dans l’appropriation de ressources existantes. Ce cadre a été expérimenté, évalué et révisé. Un CD-ROM publié début 2003 (IREM) fait le bilan des deux années expérimentales du projet [Guin et al. 2003]. Ce cadre général a été appliqué pour produire des ressources pédagogiques conformes aux normes et standards du e-learning. La démarche permet d’obtenir des ressources homogènes à la fois par leur structure commune et par leurs fondements didactiques [Joab et al. 2003] [Guin and Trouche 2005 b] (thèse de M. Sokhna). Ce travail s'est poursuivi par une réflexion sur les conditions d'une adaptation de cette méthodologie pour d'autres contextes de formation [Guin and Trouche 2005 a]. Elle a pris la forme de la conception (en cours) d'un cédérom, assistant méthodologique pour la conception de ressources numériques. Ce cédérom rassemblera un ensemble de documents et d'outils logiciels visant à concevoir, réaliser et expérimenter des ressources pédagogiques pour une communauté de pratique. La thèse de M. Sokhna sur la « Formation continue des maîtres et processus de conception de ressources pédagogiques au Sénégal » évalue la transposition de cette démarche méthodologique au contexte sénégalais. Ce travail s'inscrit dans la démarche qualité mise en oeuvre par l'UO-MLR (Université Ouverte de Montpellier Languedoc-Roussillon) et dans le processus de labellisation des formations régionales.

2.2.4. Modèles, dispositifs et pratiques

Dans le cadre des rencontres REF (rencontres francophones de chercheurs en sciences de l'éducation qui se déroulent tous les deux ans) de Montpellier (septembre 2005), nous avons piloté un symposium consacré aux environnements informatisés pour l'éducation et la formation scientifique et technique, du point de vue des modèles, dispositifs et pratiques. Le domaine de recherche sur les Environnements Informatiques pour l’Apprentissage Humain se construit par une démarche transdisciplinaire sur la base complexe de cadres de références diversifiés et complémentaires relatifs aux différentes disciplines impliquées (sciences de l'éducation, didactique des disciplines, psychologie de l'apprentissage, informatique, ergonomie cognitive...) [Guin et al. 2005]. Ce symposium, qui a réuni des chercheurs du Web Sémantique, des concepteurs d'EIAH et de dispositifs de FOAD, a pour objectif de rapprocher ces différentes disciplines, de chercher les conditions d'une meilleure compréhension entre elles et d'aller, dans la mesure du possible, vers la constitution d'un cadre de référence commun de ce domaine. Un livre (éditions Hermès) permettra de réunir les résultats de ces travaux (fin 2006).

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2.3 Simulation et Formation

Jusqu’en 2003, l’équipe a poursuivi des travaux sur l’ajout de fonctions d’aide à l’instructeur intégrées au simulateur pleine échelle qui reproduit le poste de commande du char Leclerc. Un environnement d’évaluation des compétences stratégiques et tactiques dans le cadre d’une simulation d’un peloton de chars Leclerc a été conçu et réalisé. Il se greffe sur le poste de supervision des quatre simulateurs pleine échelle en connectés en réseau [Joab et al. 2002; Auzende et al. 2004]. Jusqu’en 2002, une collaboration avec l’Institut National de Recherche sur les Transports et la Sécurité (Arcueil, MSIS) a permis de proposer un simulateur de formation destiné à la maîtrise de situation de trafic complexe, doté d’un système d'évaluation des prises de décisions du conducteur. Il s'agit de former les conducteurs à la reconnaissance des situations rencontrées et à la prise de décisions « justes » fondées sur une bonne anticipation de la dynamique des situations. Le système permet d’évaluer, en conduite sur autoroute, un conducteur sur la validité de ses changements de voie et sur son adaptation au comportement du véhicule le précédant [Espié et al. 2002; 2002].

3. Prospective Nous poursuivrons nos travaux dans le domaine de la gestion de contenu pour le Web sémantique, sur les problématiques d’aide à l’annotation sémantique, à l’indexation et et à la composition de ressources. Au niveau des annotations, nous nous focaliserons sur les problèmes liés à l’évolution et la révision des ontologies et sur l’aide à l’annotation au travers de la propagation des annotations. Au niveau de l’indexation, nous poursuivrons les travaux autour de la mise en œuvre des graphes de type « S-node » ou « petits mondes » et des techniques d’indexation qui permettent un accès facilité aux ressources. Au niveau de la composition de ressources, nous poursuivrons nos travaux en prenant en compte les problèmes liés à l’orchestration des services Web sémantiques. Sur ces problématiques, nous appliquerons nos travaux en priorité dans le domaine du e-learning sur les ressources pédagogiques, en mettant l’accent sur les aspects personnalisation et évaluation / fiabilité des ressources, à savoir : comment garantir la validité des informations et des ressources utilisées ? Ces travaux se situeront dans le cadre du réseau d’excellence Kaleidoscope. Au niveau R&D, nous envisageons de proposer l’étude et le prototype de gestion du système d’enseignement supérieur européen, dans le cadre de l’UNR (Université Numérique en Région) de Montpellier. Par ailleurs, nous souhaitons développer et étendre ce prototype pour valider nos travaux théoriques et offrir ainsi une alternative aux plates-formes d'enseignements en se rapprochant d'architectures services et P2P de type Edutella guidées par les métadonnées et les annotations. Sur les aspects modèles pour le E-Learning, nous poursuivrons nos recherches sur la méthodologie de conception des ressources pédagogiques en relation avec les normes et standards du E-Learning. La modélisation de la qualité d’une part, et le langage de description des chartes pour l’apprentissage collaboratif d’autre part, pourront faire l’objet de propositions soumises aux organismes de normalisation nationaux et internationaux. Dans le cadre du réseau d’excellence Kaleidoscope, l’équipe participe à l’ERT TELMA, via le projet GUPTEn (Génèses des Usages Professionnels des Technologies chez les Enseignants), soutenu par l’ACI Education et formation (2004-2007). Ce projet est centré sur l’analyse d’usages de ressources pédagogiques informatisées ainsi que la constitution de communautés autour de ces ressources chez les enseignants en poste. Dans ce projet, l’équipe cherchera à transférer et à évaluer les approches méthodologiques construites dans le dispositif SFoDEM et traduites dans le CD ROM en cours de réalisation. Sur les aspects simulation et formation, à partir du bilan des applications réalisées depuis plus de dix ans [Joab et al. 2005], nous comptons travailler sur l’extraction de schémas de conception des systèmes de formation fondés sur la simulation dans le but de disposer d’architectures logicielles réutilisables. Cette thématique n’a pas été maintenue entre 2003 et 2005 car l’équipe n’avait pas de collaborations actives avec des équipes centrées sur la simulation. La collaboration avec l’INRETS est relancée pour 2006 ; elle contribue à créer un contexte applicatif favorable pour cet axe de recherche. Nous avons déposé une proposition d’école thématique CNRS (prévue début juillet 2006 à la Grande Motte) sur le thème « Simulation, Réalités virtuelles et augmentées et Apprentissages

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professionnels » dans la continuité des trois écoles d’été sur le thème des Environnements Informatiques pour l’Apprentissage Humain (EIAH) organisées dans le cadre du RTP 39, Apprentissage, éducation et formation du département STIC. L’équipe assure la co-responsabilité scientifique (avec le Laboratoire Cognition & Usages-LUTIN, Université Paris 8) et l’organisation de l’école thématique. Cette école renforcera le rôle national du LIRMM sur cette thématique.

4. Production scientifique Chapitres d’ouvrages - Audience internationale

Drijvers P., Trouche L. (à paraître) From artifacts to instruments: a theoretical framework behind the orchestra metaphor, in Heid, K. & Blume, G. (eds.), Research on Technology and the Teaching and Learning of Mathematics Trouche L. Calculators in mathematics education: a rapid evolution of tools, with differential effects The Didactical Challenge of Symbolic Calculators. Turning a Computational Device into a Mathematical Instrument. Guin D., Ruthven K., Trouche L. (Eds). Springer. pp. 9-40 - 2005 Trouche L. An instrumental approach to mathematics learning in symbolic calculators environments. The Didactical Challenge of Symbolic Calculators. Turning a Computational Device into a Mathematical Instrument. Guin D., Ruthven K., Trouche L. (Eds). Springer., pp 137-162 - 2005 Trouche L. Instrumental genesis, individual and social aspects The Didactical Challenge of Symbolic Calculators Turning a Computational Device into a Mathematical Instrument. Guin D., Ruthven K. and Trouche L. (Eds). Springer. pp. 197-230 - 2005


Joab M., Guéraud V., Auzende O. Les Simulations pour la Formation. Environnements Informatiques et apprentissages humains. Grandbastien M., Labat J. M. (Eds). Hermès Paris. 25 p. - 2005 Segret M. S., Pompidor P., Hérin D. Extraction et Intégration d'Informations Semi-structurées dans les pages Web - Projet Chimère. Ingénierie des connaissances. Teulier R., Charlet J., Tchounikine P. (Eds). L'Harmattan Paris. ISBN: 2-7475-8240-X: 18 p. - 2005


Bessagnet M.N., Sala M. Proceedings of Workshop SW-WL'03 : Semantic Web for Web-Based Learning In conjunction with CAISE'03: 15th Conference on Advanced Information Systems Engineering Klagenfurt/Velden (Austria). ISBN 86-435-0552-8 - 2003 Bessagnet M.N., Hérin D. Proceedings of Workshop SW-WL'05 : Semantic Web for Web-Based Learning, Implications in the area of Information System in Education In conjunction with CAISE'05 : 17th Conference on Advanced Information Systems Engineering. Porto (Portugal). June, 13. FEUP Edições. - 2005 Guin D., Trouche L. Actes du colloque Interreg-Transforma : Intégration des TIC et formation à distance dans un espace transfrontalier : l’exemple de la catalogne et du Languedoc-Roussillon Barcelone, ed. UOC. - 2005 Guin D., Ruthven K., Trouche L. The Didactical Challenge Of Symbolic Calculators: Turning A Computational Device Into A Mathematical Instrument, Springer, New York, 310 p. - 2005

Edition d’ouvrages - Audience nationale

Guin, D., Trouche, L. Calculatrices symboliques, faire d'un outil un instrument du travail mathématique : un problème didactique, La Pensée Sauvage, Grenoble, 400 p. - 2002 Hérin D., Zighed D.A. Proceedings EGC'02: Extraction et Gestion des Connaissances. Extraction des Connaissances et Apprentissage Revue ECA. Vol. 1, n°4, Hermès Paris. ISBN: 2-7462-0406-1. 426 p. – 2002

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Tchounikine P., Joab M., Trouche L. Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain 2005. INRP & ATIEF Montpellier. ISBN: 2-7342-0999-3. 478 p. - 2005


Guin D., Trouche L. Mastering by the teacher of the instrumental genesis in CAS environments: necessity of instrumental orchestrations - Zentralblatt für Didaktik der Mathematik, 34/5, 204-211- 2002 Trouche L. From Artifact to Instrument: Mathematics Teaching Mediated by Symbolic Calculators -Interacting with Computers, 15/6, 783-800. - 2003 Trouche L. Managing the Complexity of Human/Machine Interactions in Computerized Learning Environments: Guiding Command Process Through Orchestrations - International Journal of Computers for Mathematical Learning 9(3): 281-307 Kluwer - 2004


Trouche L. Construction et Conduite des Instruments dans les Apprentissages Mathématiques: Nécessité des Orchestrations - Recherches en Didactique des Mathématiques 25(1): 91-138 La Pensée Sauvage Paris. - 2005

Conférences avec actes publiés et comité de lecture (audience internationale)

2002 Espié S., Joab M., Fougerolle C. Computer Aided Evaluation in Complex Road Traffic Situations In Proceedings of Workshop Simulation Based Training in conjunction with Intelligent Tutoring Systems, ITS 2002. San Sébastien, Espagne. pp. 47-52. - 2002 Espié S., Joab M., Fougerolle C. Feasibility Of A Semi-Automatic Evaluation System For Training Driver In Complex Road Traffic Situations In Proceedings of International Training and Education Conference 2002, ITEC 2002. Lille, France. – 2002 Hérin D., Sala M., Pompidor P. Evaluating and Revising Courses from Web Resources Educational In Proceedings of ITS'02: International Conference on Intelligent Tutoring Systems. Biarritz (France), San Sebastian (Spain). June 2-7. Lecture Notes in Computer Science 2363. Springer. pp. 208-218. - 2002 Joab M., Auzende O., Futtersack M., Bonnet B., Le Leydour P. Computer Aided Evaluation of Trainee Skills on a Simulator Network In Proceedings of Intelligent Tutoring Systems 2002, ITS 2002. Biarritz (France). Lecture Notes in Computer Science 2363. Springer-Verlag. pp. 521-530. - 2002 Sala M., Pompidor P., Hérin D. A Framework to Review Complex Experimental Knowledge In Proceedings of OOIS'02: Object Oriented Information Systems. Montpellier (France). September 2-5. Lecture Notes in Computer Science 2425. Springer. ISBN: 3-540-44087-9. pp. 167-172. - 2002 2003 Pompidor P., Sala M., Hérin D. Within the Framework of Course-Assisted Creation, an Incremental Method to Extract Relevant Information from the Web and Integrate it in a Course Draft In Proceedings of SW-WL'03, 1st Workshop on Semantic Web for Web-based Learning, Implications in the area of educational information systems in conjunction with CAISE'03: 15th Conference on Advanced Information Systems Engineering. Klagenfurt/Velden (Austria). 16 june. Technical University of Aachen (RWTH). ISBN: 86-435-0552-8. pp. 265-274. – 2003 Sala M., Pompidor P., Hérin D. Aid to the Semantic Maintenance of the Web Site In Proceedings of the International Conference on WWW/Internet 2003. IADIS (International association for development of the information society) : Algarve (Portugal). November 3-8. ISBN: 972-98947-1-X. pp. 369-377. - 2003

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2004 Abrouk L., Mino E.A Framework to Share Water Information In Proceedings of ICTTA'04: 1st International Conference on Information et Communications Technologies: From Theory to Applications. Damascus (Syria). April 19-23. pp. 155- 2004 Auzende O., Joab M., Rivière F., Leydour P.L., Futtersack M. A knowledge-based generator for After Action Review interactive documents In Proceedings of CALIE 04, International Conference on Computer Aided Learning In Engineering education. Grenoble, France. ENSHMG, IMAG. pp. 149-154. - 2004 Bastide G., Pompidor P., Hérin D., Sala M. Integration of an Ontology Manager to Organize the Sharing of Learning Objects in a Peer-to-Peer Network In Proceedings of Workshop SW-EL'04: Applications of Semantic Web Technologies for E-Learning in Conjunction with ISWC'04, The 3rd International Semantic Web Conference. Osaka (Japan). November 8. pp. 11-16. - 2004 Eberspacher H.F., Joab M. Towards Automatic Group Management in CSCL Using Group Contracts In Proceedings of RIBIE'2004: 7th Iberoamerican Congress on Computers in Education. Monterrey (Mexique). October 10-15. pp. 641-649. - 2004 Legrand R., Joab M. Pedagogical Interaction Management Using Wireless Technology In Proceedings of ICTTA'04: 1st International Conference on Information et Communications Technologies: From Theory to Applications. Damas (Syrie). April 19-23. pp. 127-128. - 2004 Legrand R., Joab M. Contribution of New Technologies to Pedagogical Interaction Management in a Class In Proceedings of ITHET'04: 5th International Conference on Information Technology Based Higher Education and Training. Istanbul (Turquie). May 31 - June 2 - 2004 - ISBN: 0-7803-8597-7, 6 p. Sala M., Isoird G. Semantic Modelling of a Web Site: A Prototype In Proceedings of IWWOST'04: International Workshop on Web Oriented Software Technologies in conjunction with ICWE'04: International Conference on Web Engineering 2004. Munich (Germany). July 27. pp. 87-96. - 2004 Sala M., Pompidor P., Hérin D., Isoird G. Help a Teacher in the Conception of a Course by Using Semantic Information In Proceedings of WI'04: Web Intelligence, The 2004 IEEE/WIC/ACM International Conference on Web Intelligence. Beijing (China). September 20-24. pp. 429-432. - 2004 Sala M., Pompidor P., Hérin D., Isoird G. A Proposed Architecture to Assist a Teacher in Course Planning In Proceedings of IAWTIC'04: International Conference on Intelligent Agents, Web Technologies and Internet Commerce. Gold Coast, Camberra (Australia). July 12-14. 12 pages. - 2004 Sala M., Pompidor P., Hérin D., Isoird G. A Framework to Improve Learning by Analyzing the Students'Browsing during the Learning Phase In Proceedings of Third International Conference on Cyberworlds, (CW'2004). November 18-20. pp. 156-161. IEEE ISBN: 0-7695-2140-1- 2004 Sala M., Pompidor P., Hérin D., Isoird G. A Proposed Architecture to Index Courses on Website and Analyse the Student Follow Up In Proceedings of WebS'04: 3rd International Workshop on Web Semantics, in conjunction with DEXA, 15th International Conference on Database and Expert Systems Applications. Zaragoza (Spain). August 30 - September 3. pp. 208-212. - 2004 2005 Dumont B., Fernandes E., Holma J., Joab M., Junes S., Montalvo A., Salamin A.-D., Sangra A.D., Zaikine O. e-QUALITY: training teams to implement quality in ODL at university level in Europe In Proceedings of EDEN Conference. Helsinki (Finland). June 20-23. - 2005 Eberspacher H.F., Joab M. A Role-Based Approach to Group Support in a Collaborative Learning Environment In Proceedings of ICALT'05: 5th IEEE International Conference on Advanced Learning Technologies. Kaohsiung (Taiwan). July 5-8. pp. 64-65. - 2005

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Guin D., Trouche L. Distance Training, a Key Mode to Support Teachers in the Integration of ICT ? Towards collaborative conception of living pedagogical resources In Proceedings of Fourth Conference of the European Society for Research in Mathematics Education. Sant Feliu de Guíxols, Spain. 17 - 21 February. 10 pages – 2005 b Isoird G., Sala M. Dynamic Creation of a Course Basis from Existing and Distributed Learning Materials In Proceedings of CAISE'05: 17th Conference on Advanced Information Systems Engineering. Porto (Portugal). June 13-17. pp. 749-756. - 2005 Joab M., Dumont B. The e-Quality project: a contribution for improving quality in ODL in higher education in Europe To appear In Proceedings of Online Educa Berlin. Berlin. November 30 -December 2. – 2005 Suksomboon P., Hérin D. Learning object specification and description of pedagogical resources in respect to material structure and content E-Learn 2005: World Conference on E-Learning in Corporate, Governement, Healthcare & Higher Education. Vancouver, BC Canada, October 24-28. to appear. - 2005 Suksomboon P., Hérin D. Learning Object Metadata and Resources Representation Based On Ontology and Course Sections In Proceedings of NECSEC'2005: The first Northeastern Computer Science and Engineering Conference. Khon Kaen (Thailand). March 31 - April 1. Khon Kaen University. ISBN: 974-66-539-1. pp. 103-107. – 2005

Conférences avec actes publiés et comité de lecture (audience nationale)

2003 Bessagnet M. N., Hérin D. Une approche pour l'aide à l'usage des technologies de l'information et de la communication pour les enseignants du supérieur In Proceedings of EIAH'03: Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain. Strasbourg (France). 15-17 avril. ATIEF & INRP. pp. 523-526. - 2003 Joab M., Guin D., Trouche L. Conception et Réalisation de Ressources Pédagogiques Vivantes: Des Ressources Intégrant les TICE en Mathématiques In Proceedings of EIAH'03: Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain. Strasbourg (France). 15-17 avril. INRP & ATIEF. pp. 259-270. - 2003 Pompidor P., Sala M., Hérin D. Une Méthode Incrémentale d'Extraction de Connaissances Didactiques sur le Web In Proceedings of EIAH'03: Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain. Strasbourg (France). 15-17 avril. ATIEF & INRP. pp. 551-554. - 2003 Pompidor P., Sala M., Hérin D. Une Méthode Incrémentale d'Extraction de Connaissances Didactiques sur le Web In Proceedings of SETIT'03: Sciences Electroniques Technologies de l'Information et des Télécommunications. Sousse (Tunisie). 17-21 mars. IEEE. ISBN: 9973-41-685-6 - 2003 2004 Sala M., Pompidor P., Hérin D. Modélisation Sémantique d'un Site Web In Proceedings of SETIT'04: Sciences ElectroniquesTechnologies de l'Information et des Télécommunications. Sousse (Tunisie). March 15-20. ISBN 9973-41-902-2 - 2004 2005 Abrouk L., Pompidor P., Hérin D., Sala M. Règles de Propagation pour la Création d'Ontologies d'Annotation de Ressources Proceedings EGC’2005, 5èmes journées d’Extraction et de Gestion des Connaissances, Paris, 19-21 janvier 2005. RNTI: Revue des Nouvelles Technologies de l'Information: 12 p Cépaduès Editions Paris - 2005

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Autres conférences

Abel MH., Dieng-Kuntz R., Hérin D., Lenne D., Moulin C., Pompidor P. Langages pour le Web Sémantique et pour le E-Learning. Journée thématique AFIA : Web sémantique pour le e-Learning. Plateforme AFIA. Nice, 30 mai. pp. 97-122. - 2005 Guin D., Joab M., Trouche L. Quels modèles, dispositifs de formation et outils pour une approche instrumentale des ressources pédagogiques ? In Proceedings of symposium Environnements informatisés pour l'éducation et la formation scientifique et technique: modèles, dispositifs et pratiques, REF 2005. Montpellier. - 2005 Traoré A., Hérin D. OWL et la Description de Ressources Pédagogiques In Proceedings of 2nd Workshope WEBLEARN. Montpellier. Mars. 4055. LIRMM. 10 pages. - 2004 Trouche L. Génèse d'Usages Professionnels des Technologies chez les enseignants : présentation du SFODEM, groupe THEMA, Kaleidoscope. Paris, Janvier 2005

Conférences Invitées

Trouche, L. Environnements informatiques et mathématiques, quels usages pour quels apprentissages ? Conférence Internationale pour l'Etude et l'Amélioration de l'Enseignement des Mathématiques (CIEAEM), Plock (Pologne) - 2003 Trouche L. Instrumental orchestrations: Definition, defence and illustration, International Conference on Mathematics Education (ICME), Copenhague. - 2004 Guin D., Trouche L. Distance Training, a Key Mode to Support Teachers in the Integration of ICT ? Towards collaborative conception of living pedagogical resources. Fourth Conference of the European Society for Research in Mathematics Education, St Felix de Guixols. - 2005 Trouche L. Séminaire Did@tech de Grenoble. Juin. - 2005 Trouche L. Des outils de calcul aux instruments du travail mathématique, Université d'été de l'IGEN sur le calcul, St Flour. - 2005

Rapports, CD-ROM

Joab M. E-quality Deliverable D3.2 Elup Editor.december 2003. Guin D., Joab M., Trouche L. Création d'un CD-Rom, Suivi de Formation à Distance pour les Enseignants de Mathématiques du Second Degré: Bilan de la Phase Expérimentale (2000-2002). Montpellier (France), IREM Montpellier. ISBN : 2-909916-48-0 - 2003 Joab M., Auzende O. Evaluation de l'Expérimentation du C2i® Niveau 1. Montpellier, LIRMM: 300 pages - 2004 Herin D., Sala M., Pompidor P. et al. Semantic Web and E-learning, WP25.5, Deliverable NoE Kaleidoscope, march, 19 pages. - 2005

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Les équipes-projets Microélectronique

CCSITCSI

Conception des Circuitset Systèmes Intégrés (CCSI)

CONTACT : L. Torres


D. Auvergne (PR) retraite 01/11/04G. Cambon (PR)P. Maurine (MCF)F. Azaïs 30% (CR)G. Cathebras 55% (MCF) P. Nouet 70% (PR)N. Azemard (CR )

D. Deschacht (DR)M. Robert (PR)P. Benoit (MCF) depuis le 09/05J. Galy 20% (MCF)F.M Roche (MCF) retraite 01/04/05S. Bernard 25% (CR)L. Latorre 90% (MCF)

B. Rouzeyre 10% (PR)Y. Bertrand 20% (PR)F. Mailly 50% (MCF) depuis le 09/05G. Sassatelli (CR)L. Torres (PR)

1ère inscription en 2002 : F. Gensolen, D. Mesquita,V. Puyal1ère inscription en 2003 : A. Djellid-Ouar, R. Elbaz,C. Entringer, A. Ngouanga, R. Perrot, A. Razafindraibe,R. Roubadia

1ère inscription en 2004 : N. Bruchon, B. Godard,S. Mahtouk, A. Rivière,V. Sacco 2, N.Valette,B. Lasbouygues1ère inscription en 2005 : L. Gouyet, O.Leman,J. E. Lorival, V. Migairou, M. Yap San Min

Thèses en cours (22 1) :

A. Landrault (09/04-09/05)

Post-doctorants :

CDD : C. Duport (02/03 - 09/03), S. Thérond (10/03 - 10/04),M. Rajkumar (CDD, 02/05 - 07/05), M. Lafont (CDD, 01/05 - 07/06)Chercheur invité : M. Ciesielski (PR) Universite d’Ahmerst, USA, 09/03 - 09/04 Associé : G. Sagnes (PR) retraite 04/11/03

Autres :

Production en chiffre pour la période 2002-2005

Thèses 25 3

HDR 2Brevets 3 (2 internationaux), 1 en dépôt

Audience internationale Audience nationaleChapitre d’ouvrages 2Edition d’ouvrages 4 4

Revues avec comité de lecture 17 5Conférences avec actes publiés et comité de lecture 105 10Conférences invitées 3 6Autres conférences 11 39

1 - Dont 1 thèse 50% Projet TCSI – Projet CCSI 2 - Co-tutelle avec l’Université de Catagne - Italie 3 - Dont 2 thèses 50% Projet TCSI – Projet CCSI4 - 50% Projet TCSI – 50% Projet CCSI

Systèmes sur puce, architectures reconfigurables, circuits mixtes, microsystèmes,modélisation de performances

Permanents :

• Univ. Porto Allegre (Brésil), « Conception et test de systèmes sur puce », Projet CAPES-COFECUB n° 495/05 (2005-2006)• Université technique de Darmstadt «Reconfigurable Communication-Centrics SoC », Université Franco-Allemande (2004-2007)• Université technique de Darmstadt « Architectures reconfigurables & réseaux de communication sur Silicium », Projet PROCOPE (Programme

d’actions intégrées France/Allemagne) (2005-2007)• Université Amherst-Massachusset (US), « Modèles de représentations circuits logiques », Collaboration CNRS/NSF (2003-2005)• Université de Catania (Italie) « Conception et caractérisation de microsystèmes réalisés en technologie microélectronique standard » - Co-tutelle

de thèse, Université Franco-Italienne (2003-2006)


• ACI Nanosciences : « Calcul logique programmable utilisant des éléments mémoires magnétiques » (2004-2006) IEF/Univ. Paris Sud,CEA- Spintec Grenoble, TIMA/CMP – Grenoble, LPM Univ. Strasbourg

• ACI Nanoscience : « Architectures pour l’intégration des nanocomposants moléculaires » (2004-2007), IEF/Univ. Paris Sud, CEA-LETI, LISIF/Univ.Pierre et Marie Curie, ENST-Paris, LRI/Univ. Paris Sud, IEMN/Univ. Lille 1, IXL/Univ. Bordeaux, TIMA-INPG Grenoble

• ACI Sécurité : « Opérateurs Arithmétiques pour la Cryptographie » (2002-2004) - ENS Lyon, Laboratoire I3M Univ. Montpellier, Projet ARITHLIRMM

• Projet ANR programme non thématique, « Les Technologies Reconfigurables : Intégrité et confidentialité des informations » (2005-2008),Univ. Lorient Laboratoire LESTER, ENST Paris, Univ. Saint-Etienne Laboratoire TSI, Société Netheos


• Réseau thématique IST, MARLOW (2002-2005)• Programmes internationaux KIT (1997-2002)• Contrat Industriel / Région PACA, STMicroelectronics (2003-2008)

Contrats

• Président / Vice-Président Comité de Programme : ReCoSoC 2005, READ2005• Membre Comité de Programme de 21 Conférences : DATE, DCIS, ECS, FTC, FPL, ICFPT, GDR-CAO, ICM, IP-SoC, ISVLSI, JFAAA, PATMOS, RAW,

ReCoSoC, READ, RenPar, SBBCI, SCS, SoC, SPI, VLSI-SoC• Membre Comité Exécutif : DCIS, FPL, READ, ReCoSoC, IFIP VLSI-SoC• Organisation de Conférence : International Conference on Field Programmable Logic 3-5 sept. 2002 (FPL’02), Reconfigurable

Communication-Centrics SoC 25-27 juin 2005 (ReCoSoC), 1st IST MARLOW Workshop 2003• Membre Comité Organisation : International Conference on Field Programmable Logic 2002 (FPL’02), Reconfigurable Communication-Centrics

SoC (ReCoSoC)• Expert : CEE - 6ème PCRD, ANR PNANO & Jeunes chercheurs, CNRS GDR fiabilité, CNRS GDR MemS• Responsable AS/GDR : Responsable RTP SoC, comité de pilotage RTP SoC, Actions spécifiques RTP SoC, Responsable action GDR ISIS

Animation

• Alcatel • Atmel • Cadence • Cortus • Infineon • Menta • Ministère de la Défense • Néthéos • ST Microelectronics • Synplicity


• Best Design Contest Award – IEEE Design, Automation and Test in Europe 2002• Création d’entreprise : Cortus « Processeur pour les systèmes embarqués », Menta « Processeur reconfigurable », lauréat du Concours national

d’aide à la création de technologies innovantes respectivement en 2005 et 2004• Brevets : un brevet national, deux brevets internationaux et un en cours de dépôt• Nomination de Michel Robert comme directeur scientifique adjoint du département STIC du CNRS

Faits marquants

1. Problématique scientifique et positionnement Le nombre de circuits intégrés en utilisation autour de nous est en pleine explosion, il est actuellement évalué à 40 milliards dans le monde. La loi de Moore est souvent évoquée pour exprimer l’augmentation constante des capacités d’intégration sur les technologies silicium. Les fréquences de fonctionnement augmentant avec la densité d’intégration, la puissance de traitement offerte par une surface de silicium donnée connaît une croissance exponentielle. Il en résulte qu’un traitement d’une complexité donnée devient intégrable sur un circuit de plus en plus petit, et quelles que soient les applications visées. A titre d'exemple, les circuits intégrés modernes en technologie CMOS submicronique utilisent des centaines de millions de transistors (le processeur Montecito intègre 1,7 Milliards de transistors en technologie CMOS 90nm), pour des fréquences de fonctionnement de l'ordre de plusieurs Gigahertz. Les méthodes de conception traditionnelles sont de moins en moins adaptées pour des systèmes de grande complexité. Ces méthodes pour concevoir de tels systèmes sont très larges, par conséquent l’évaluation de différentes solutions d’intégration devient un passage obligé de la conception moderne de circuits intégrés. C’est notamment l’une des activités de recherche du département microélectronique par l’intermédiaire du projet conception de circuits et systèmes intégrés (CCSI). L’hétérogénéité au sein d’un système sur puce devient de plus en plus présente et inéluctable. Des systèmes mécaniques, magnétiques, thermiques ou autres côtoient sur le même substrat de silicium l’électronique intégrée nécessaire au traitement de l’information. Le traitement de cette information qu’elle soit analogique ou numérique repose sur des technologies avancées impliquant une réflexion importante aussi bien sur les (micro)architectures innovantes à mettre en œuvre que sur les méthodes de conception à déployer. Quelque soit le niveau d’abstraction, la modélisation, la vérification, la caractérisation et les méthodologies de conception de circuits et de systèmes intégrés sont au cœur de l’activité de ce projet. Les travaux de recherche menés cours des quatre dernières années s’intéressent à ces différents aspects et sont organisés selon quatre axes principaux :

• Conception de Microsystèmes et rétines CMOS : les objectifs concernent d’une part la

conception de microsystèmes monolithiques autour de phénomènes électromécaniques et thermiques et d’autre part la conception de rétines CMOS spécifiques. Pour chacune de ces activités la particularité réside dans les flots de conception et l’intégration de l’électronique au plus près du capteur ou de l’actionneur.

• Conception de circuits : les objectifs sont la conception de circuits numériques ou analogiques, privilégiant les aspects relatifs à des performances électriques spécifiques, par exemple faible courant, très haute fréquence ou robustesse à différentes agressions extérieures.

• Modèles Méthodes, & Outils pour la conception de circuits : les objectifs concernent d’une part la vérification au sens équivalence de la représentation structurelle d’un circuit et d’autre part la modélisation des performances ou des phénomènes électriques des circuits : interconnexion, retards, consommation, influence des dispersions technologiques. Les résultats issus de ces travaux permettent de développer de nouvelles méthodes et de nouveaux outils de conception de circuits.

• Architectures flexibles : les objectifs sont d’une part d’étudier et concevoir des architectures flexibles et reconfigurables (dynamiquement) innovantes pour les futures applications (traitement du signal et image, sécurité, etc ...) et d’autre part de développer les outils et les méthodes de conception de ces architectures pour les futurs systèmes sur puce, en considérant également des technologies émergentes (magnétique, nanotubes, etc …).

En terme d’effectif, le projet « Conception de Circuits et Systèmes Intégrés » concerne 17 chercheurs du laboratoire au 31 octobre 2005, dont 12 enseignants-chercheurs (6 PR, 6 MCF) et 5 chercheurs CNRS (1 DR, 4 CR). On soulignera que ce projet regroupe des chercheurs CNRS des sections 7 et 8 et des enseignants-chercheurs des sections CNU 61 et 63. A noter aussi que certains chercheurs de ce projet sont aussi impliqués dans d’autres projets du laboratoire, notamment les projets «Test de

207

Circuits et Systèmes Intégrés » et « DEambulation et Mouvement ARtificiel ». L’effectif du projet CCSI correspond ainsi à un équivalent d’environ 14 chercheurs, ou encore 8,3 « équivalent chercheur temps-plein ». On compte en outre 22 doctorants impliqués dans le projet.

2. Résultats obtenus 2002-2005 La production scientifique sur la période 2002-2005 est notable, avec notamment 23 articles dans les revues scientifiques, 2 chapitres d’ouvrage, 105 communications dans des conférences internationales avec actes et comité de lecture et 39 communications dans des congrès internationaux ou nationaux avec actes restreints mais avec comité de lecture. Près de 33% de ces communications sont diffusées dans le cadre de partenariats industriel ou académique. Parmi les faits marquants de cette période, nous pouvons citer le « Best Design Contest Award » délivré par DATE, l’une des plus importantes conférences du domaine en Europe. Il est à noter aussi que le lien tissé avec le milieu industriel a favorisé ces trois dernières années le dépôt de brevets (3 brevets, dont deux internationaux et un en cours de dépôt). Cette activité s’est notamment poursuivie par des transferts technologiques dans le cadre de la création et l’accompagnement d’entreprises innovantes.

Enfin, 2 habilitation à diriger les recherches et 25 thèses ont été soutenues sur la période Janvier 2002 – Novembre 2005.

Outre ces aspects de diffusion scientifique, on soulignera :

• Une forte reconnaissance de la part de la communauté scientifique nationale et internationale comme en atteste le nombre de participation à des comités de programmes de conférences parmi lesquelles figurent les plus prestigieuses du domaine. En outre, des chercheurs du projet se sont vu attribuer la charge soit de président ou vice-président de comité des programmes, ou participent au comité de pilotage de conférences internationales, ce qui constitue une reconnaissance importante du rayonnement scientifique. Ainsi, la conférence FPL 2002 (Field Programmable Logic Application) a été organisée entièrement par le département Microélectronique du LIRMM et en 2005 une nouvelle conférence internationale a été initiée et organisée par des chercheurs du projet CCSI, conférence Reconfigurable Communication-Centrics SoC (ReCoSoc). Cette reconnaissance internationale se mesure aussi au travers de nombreux accords bilatéraux (CAPES/COFECUB, Université Franco-Allemande, Université Franco-italienne, CNRS/NSF, etc.) et de co-tutelles de thèses avec des organismes étrangers.

• Une reconnaissance nationale importante, comme en atteste les participations aux activités d’animation scientifique dans le cadre de différents GDR ou RTP (RTP SoC-SiP, GDR Mems, GDR ISIS) : animation de GDR, actions spécifiques, comité d’expert, comité de pilotage. Ces participations ont favorisé la labellisation de projets nationaux dans le cadre d’ACI ou plus récemment de projets ANR.

• Des relations suivies avec de grands groupes industriels nationaux et internationaux (STM, ATMEL, ALCATEL, CADENCE, etc …) au travers de partenariats directs, dans le cadre d’accord avec des laboratoires et des industriels de la région PACA, des projets européens, ou encore des conventions CIFRE.

Les principaux résultats scientifiques obtenus pendant la période 2002-2005 sont développés ci-après pour chacun des axes du projet.

2.1. Conception de microsystèmes et rétines CMOS

Cette activité de recherche s’inscrit dans le cadre général de la conception de microsystèmes et de rétines CMOS utilisant les outils (CAO) et les procédés de fabrication standard de la microélectronique. Il s’agit d’une position très particulière dans le paysage de la recherche, qui bien souvent est orientée vers le développement de technologies. Les problématiques abordées vont de l’étude (prototypage, caractérisation et modélisation) de dispositifs élémentaires tels que des structures mécaniques à la conception de systèmes embarqués complexe mettant en œuvre des blocs fonctionnels hétérogènes. Dans le cadre des activités relatives à la conception de microsystème ces blocs concernent des éléments mécaniques, électroniques analogiques et/ou digitaux. Une analogie peut être réalisée dans le cadre des rétines CMOS où le fait

208

d’intégrer de l’électronique de traitement au plus près du capteur permet d’envisager des applications de traitement d’image bénéficiant du parallélisme de données intrinsèque à l’imageur. Le savoir faire des chercheurs impliqués dans cette action permet de démontrer et de valoriser la réalisation de dispositifs concrets : mesure de champ magnétique et boussole, mesure d’accélération et inclinomètre d’une part et d’autre part mesures de phénomènes lumineux, estimation de mouvement, transformée de Census.

2.1.1. Conception de microsystèmes

Depuis 1995, nous avons travaillé à l’intégration de capteurs micro usinés sur la technologie CMOS avec une application privilégiée : la mesure de champ magnétique. Durant l’année 2002, la seconde thèse sur ce sujet a été soutenue par Vincent Beroulle. Son travail a, entre autre, démontré que les capteurs développés disposaient des performances nécessaires à la mesure du champ magnétique terrestre. La conception d’une boussole intégrée avec la technologie CMOS a dès lors été le fil conducteur d’une nouvelle thèse, celle de Norbert Dumas, débutée en septembre 2002 dans le cadre d’une bourse de Docteur Ingénieur (BDI) du CNRS. Le champ d’investigation de cette thèse a été élargi à la problématique plus générale de la conception et du test des microsystèmes monolithiques. La thèse d’Aboubacar Chaehoi a commencé en même temps (septembre 2002) dans le cadre d’une bourse de l’université Franco-italienne, en collaboration avec l’université de Catane et le département de Robotique du LIRMM. Le sujet de cette thèse concerne l’étude de capteurs inertiels en technologie CMOS. Plusieurs verrous subsistent dans le développement des microsystèmes CMOS. Ce sont, en particulier : la conception d’une interface de capteur robuste aux fortes dispersions de la technologie et la mise en boîtier. La thèse de Norbert Dumas propose des solutions originales qui adressent le premier point. L’approche proposée part de l’optimisation du magnétomètre, de l’évaluation de ses performances intrinsèques et de sa modélisation complète qui inclue les effets parasites. Les solutions proposées permettent à l’électronique de s’auto ajuster ou s’auto étalonner par rapport aux caractéristiques du capteur (fréquence de résonance et sensibilité par exemple). Le marché des accéléromètres est l’un des domaines des microsystèmes en pleine expansion. On trouve les accéléromètres principalement dans l’automobile, mais ils sont également utilisés dans de nombreux domaines publics et industriels. L’objectif des travaux présentés dans la thèse d’Aboubacar Chaehoi est la conception et la modélisation d’accéléromètres avec une technologie faible coût. Deux types de transductions compatibles avec cette technologie ont été retenus pour nos capteurs, la détection piézorésistive et la détection thermique. Une structure simple pour la transduction piézorésistive a été proposée. Elle permet la détection de l’accélération verticale. Un modèle a été proposé pour ce type d’accéléromètre piézorésistif. Ce modèle est vérifié d’une part par des simulations aux éléments finis et enfin par les résultats expérimentaux obtenus à l’aide d’un premier prototype. Le principe de la transduction thermique est basé sur le transfert de chaleur par convection. Cette transduction permet ainsi la mesure de l’accélération latérale. L’approche de modélisation a permis de dégager des règles simples de conception pour ce type d’accéléromètre. Cette modélisation s’appuie, ici aussi, sur des simulations aux éléments finis et sur les résultats expérimentaux d’un prototype. L’étude préliminaire d’un accéléromètre trois-axes a enfin été abordée. Une première structure entièrement piézorésistive a été évaluée. Une seconde solution combinant les deux types de transductions piézorésistive et thermique a été proposée. L’ensemble des travaux en conception des MEMS a donné lieu à de nombreuses communications sur la période dont 3 articles dans des revues internationales à comité de lecture et 13 communications dans des conférences internationales de premier plan (avec actes et comité de lecture).

If

FB

Referenceresistors

Gauges

If

FB

Referenceresistors

Gauges

Figure 1 : Capteur de champ magnétique CMOS intégré dans la micro-boussole

209

Figure 2 : Capteur d’inclinaison thermique

ADC

X axis sensor + preamp

Y axis sensor + preamp

Frequencysynthetizer

Auto-centeredbandpass filter

Figure 3 : Photographie du circuit intégré « micro-boussole » (technologie CMOS AMS 0.8µm)

Heater Detectors

Signal conditioning

Sensing direction

Figure 4 : Association de capteurs d’inclinaison et magnétique pour la réalisation d’un système de mesure d’altitude intégré sur CMOS

210

2.1.2 Conception de Rétines CMOS

Un capteur d’images est un dispositif analogique complexe devant satisfaire à la fois des contraintes de densité et d’intégrité de signal analogique. L’ajout de moyens de traitement au niveau du pixel se traduit par une augmentation de sa surface et une dégradation du taux de remplissage. On a donc à la fois une dégradation de la densité du capteur et une dégradation de la qualité du signal. Le défi à relever en conception de rétines est donc la justification, par un gain substantiel sur le traitement d’images, de ce double sacrifice.

Ces travaux sont menés, pour une part en collaboration avec le laboratoire LE2I de l’Université de Bourgogne et, pour une autre part, distincte, avec la société ST-Microelectronics dans le cadre d’une convention CIFRE.

Dans le cadre de notre coopération avec le laboratoire LE2I à l’IUT du Creusot, nous avons travaillé au développement d’un capteur spécifique pour l’observation et la mesure de vitesse de phénomènes lumineux rapides. Le principe de base de ce capteur consiste à mémoriser une séquence d’images binairisées au sein même de l’imageur. Les cadences d’acquisition peuvent alors atteindre le million d’images par seconde. Un démonstrateur de 64×64 pixels a permis de montrer la faisabilité du concept, même si le choix de réaliser un pixel polyvalent « imagerie rapide binaire / imagerie lente en niveaux de gris » s’est avéré néfaste.

Dans le même cadre, nous avons continué l’expérimentation sur la rétine d’intercorrélation dont le principe a été breveté en 1999, et dont la première réalisation a remporté le « CMP Design Contest Award, Operational Design Category » de la conférence DATE’02 et a fait l’objet d’une publication à la conférence ESSCIRC’02. Les derniers développements de ce système ont fait l’objet de trois publications dans des revues et dans plusieurs conférences internationales.

Parmi les tâches de vision, la détection du mouvement en temps réel est l’une de celles qui demandent le plus de ressources de calcul et de rapidité. Il s’agit donc d’un bon démonstrateur des possibilités des rétines électroniques. Dans le cadre de la thèse de David Navarro, soutenue à l’Université Montpellier II le 17 octobre 2003, nous nous sommes intéressés à la mesure du flot optique en utilisant la transformée de Census, une transformée locale non paramétrique permettant de coder la texture d’un voisinage. Les résultats de cette étude ont été présentés à plusieurs conférences, dont ESSCIRC’03.

Avec la thèse CIFRE de Fabrice Gensolen (2002-2005), nous approchons du domaine des capteurs d'images industriels. Il s'agit, en capitalisant sur les travaux de David Navarro sur la détection de mouvement, d'intégrer de la détection de mouvement global à un imageur standard afin de faciliter la réalisation de systèmes de stabilisation d'images à faible coût. L’intérêt économique de l’approche se justifie par le nombre croissant d’imageurs intégrés à des dispositifs portables tels que les téléphones cellulaires ou les PDA. Pour cette application, nous considérons qu'une scène est composée d'un arrière-plan, fixe, devant lequel, ou plus précisément à l'intérieur duquel, évoluent des objets mobiles. Dans ces conditions, nous appelons mouvement global le déplacement observable de cet arrière-plan à l'intérieur de l'image perçue.

Notre étude a donc porté sur quatre axes :i) l'identification de l'arrière-plan ;ii) la détection et la mesure des déplacements de l'arrière-plan ; iii) la séparabilité du mouvement global volontaire, engendré par exemple par un « panoramique », et du mouvement global involontaire engendré par les tremblements de la main, par exemple ; iv) l'intégration de ces méthodes à un imageur sans en perturber la qualité.

En ce qui concerne la séparabilité des mouvements volontaires et involontaires, nous nous sommes orientés tout simplement vers un filtrage temporel passe-bas/passe-haut des paramètres du mouvement global. Étant donné la faible complexité de cette opération, nous estimons de toute façon préférable de la reporter au niveau de l'algorithme de stabilisation d'image qui n'est pas de notre ressort.

Ces travaux, présentés dans plusieurs conférences internationales telles que ACIVS 2005 ou IFIP VLSI-SOC 2005.

211

2.2. Conception de circuits

La conception de circuits concerne aussi bien les aspects analogiques que numériques. Il s’agit de proposer des architectures, ou plus exactement des micro-architectures spécifiques à une application ou une problématique donnée. Nous entendons par micro-architectures, des blocs de tailles réduites mais avec une forte valeur ajoutée et incontournable au sein des circuits actuels, avec des fonctionnement, parfois, aux limites de la technologie. Ainsi nous nous intéressons dans cette action, par exemple, aux aspects très faible courant de circuits analogiques, très haute vitesse (plusieurs dizaine de Ghz) ou robuste aux agressions extérieures, que cela soit sur les plots d’entrées/sorties du circuit ou alors sur le cœur du circuit même pour des applications sécuritaires par exemple. Plusieurs études ont été menées en parallèle durant la période concernée 2002-2005 comme :

• la protection des Systèmes sur Puce (SOC) contre les décharges électrostatiques (ESD),

• la conception de circuits intégrés aux limites technologiques,

• la conception de circuits durcis aux radiations,

• la conception de circuits analogiques faible courant,

• la conception de générateur de nombres aléatoires.

2.2.1. La protection des Systèmes sur Puce (SOC) contre les décharges électrostatiques (ESD)

Aujourd'hui, la fonction assurée par un circuit intégré n'est plus un argument suffisant pour garantir la prise d'un marché éventuel. Le fabricant doit aussi prouver à sa clientèle que ses circuits sont de qualité et qu'ils sont fiables. En particulier, le fabricant doit prouver que ses circuits ont la capacité d'affronter des agressions extérieures et plus particulièrement les décharges électrostatiques (ESD).

Les importants progrès technologiques réalisés ces dernières années permettent aujourd'hui de concevoir des composants de dimensions géométriques bien inférieures au micromètre. La présence d'une décharge électrostatique est une menace extrêmement importante pour des composants de telles dimensions, pouvant causer de sévères dommages allant jusqu'à la destruction du circuit. A ce jour, entre 35 et 50% des retours clients sont attribués aux ESD. La résistance des circuits intégrés aux décharges électrostatiques est par conséquent devenue un souci majeur pour les fabricants de puces électroniques.

Dans le cadre d’un partenariat avec le centre R&D de la société ST-Microelectronics à Crolles, les premiers travaux réalisés ont porté sur l’utilisation du thyristor parasite inhérent à la technologie CMOS pour évacuer les charges électriques occasionnées par une décharge. En effet, ce type de dispositif présente une excellente robustesse face aux ESD. Néanmoins, un des problèmes à résoudre se situe dans la tension nécessaire à son déclenchement qui est généralement très élevée, ne permettant donc pas une protection efficace. Ce sujet a fait l'objet des travaux de thèse de Benjamin Caillard, thèse soutenue en octobre 2003. Les résultats principaux, publiés dans les conférences les plus significatives du domaine (ESSDERC et EOS/ESD Symposium), ont concerné le développement d’un modèle électrique du thyristor parasite et la mise au point d’une structure de protection originale qui a donné lieu au dépôt d’un brevet conjoint entre le CNRS et l’industriel et à un article de synthèse dans la revue Microelectronics Reliability.

A la suite de ce premier contrat de recherche entre le LIRMM et STMicroelectronics, la collaboration s’est poursuivie selon deux axes. Nous avons d’une part élargi notre champ d’investigation au problème de la stratégie de protection des systèmes sur puce (SOC pour « System-On-Chip ») aux ESD, et plus particulièrement en ce qui concerne les décharges de type CDM pour « Charged-Device-Model ». Les travaux réalisés portent sur la modélisation des décharges de type CDM afin de permettre, par des simulations électriques, l’analyse prédictive du comportement d’un système sur silicium. Le deuxième axe selon lequel nous avons poursuivi notre collaboration concerne l’étude et le développement de structures de protection adaptées aux systèmes intégrés sur substrat SOI (« Silicon-On-Insulator »). Ces travaux sont conduits par Christophe Entringer dans le cadre d’une convention CIFRE. Les résultats obtenus à ce jour concernent la caractérisation, la modélisation et l’optimisation de dispositifs de type diode, et la mise au point d’une structure innovante de type thyristor en technologie SOI. Cette structure originale fait l’objet d’un brevet en cours de préparation.

212

Finalement suite à l’expertise acquise dans ce domaine, nous avons été récemment sollicité par la société Atmel (site de Rousset) pour engager une étude sur leur stratégie de protection contre les décharges électrostatiques. Il s’agit d’une part d’optimiser les dispositifs élémentaires utilisés à ce jour, et d’autre part de mettre en place la possibilité d’une migration de la stratégie de protection locale actuellement utilisée vers une stratégie de protection globale. Ces travaux sont conduits par A. Rivière dans le cadre d’une convention CIFRE.

Figure 5 : Schéma de principe d’une protection ESD

Figure 6 : Le thyristor parasite de la technologie CMOS

Figure 7 : Densité de courant dans une structure de type thyristor

ESDClamp

InternalCircuitry

ESDClamp

IN

ESDClamp

ESDClamp

OUTESD

PowerClamp

VDD

VSS

ESDESD

ESDClamp

InternalCircuitry

ESDClamp

IN

ESDClamp

ESDClamp

OUTESD

PowerClamp

VDD

VSS

ESDESD

PWELL NWELL

P+ P+N+N+

PSUB

ACSRn

W

Rp

PWELL NWELL

P+ P+N+N+

PSUB

ACSRn

W

Rp

PWELL NWELL

P+ P+N+N+

PSUB

ACSRn

W

Rp

213

2.2.2. La conception de circuits intégrés aux limites technologiques

Cette action démarrée en 2002 en collaboration avec Alcatel Recherche & Innovation, notamment dans le cadre de la thèse de V. Puyal, concerne le thème de la conception de circuits intégrés hautes performances pour les communications optiques à très haut débit. Ce travail propose différentes avancées en terme de conception haut-débit au travers de la technologie TBH InP du laboratoire III-V Alcatel-Thales. L’objectif principal, est l’amélioration des performances en terme de vitesse des circuits sur cette technologie. La recherche de fréquence de fonctionnement (ou de débit) élevée s’appuie sur une amélioration de la méthode de conception, mais également sur différentes innovations de conception, aussi bien d’un point de vue électrique que d’un point de vue implantation (layout). Les différents circuits conçus (diviseur statique, doubleur de fréquence, XOR,…) et validés, ont permis de montrer des performances dans la fourchette haute de l’état de l’art. Chaque conception réalisée cible des performances aux limites de la technologie. Il en résulte que, pour chaque circuit, une optimisation globale, un choix d’architecture, une réalisation du layout a été pris en compte. Nous avons ainsi conçu un circuit permettant d’évaluer les performances limites de notre technologie pour des circuits numériques à haut-débit, comme par exemple un diviseur statique (Fig. 8). Suite à la réalisation de ce circuit, il nous est apparu nécessaire d’obtenir une source de fréquence supérieure à 60 GHz : le doubleur de fréquence (Fig. 9). Celui-ci nous a permis de valider une cellule de Gilbert jusqu’à 100 GHz qui nous a amené à la réalisation du troisième circuit : le XOR (Fig. 10). Enfin, toutes ces avancées nous ont permis d’envisager la conception d’un circuit capital mais complexe au niveau du bloc de réception d’un système de communication optique : un circuit de récupération d’horloge et de données (CDR) intégré (Fig. 11).

DFFDDb

SSb

CkbCk80 GHz

40 GHz

Figure 8 : Schéma du diviseur statique

Frequencydoubler

fin = 50 GHz fout = 100 GHz

250 mVpp420 fs rms time jitter

41 mVpp390 fs rms time jitter

Figure 9 : Signaux d’entrée et de sortie du doubleur mesurés à 2 x 50 GHz

Figure 10 : Microphotographie du XOR réalisé

Figure 11 : Détecteur de phase choisi pour le circuit de récupération d’horloge

Depuis 2003, une nouvelle activité est venue s’ajouter aux travaux de V. Puyal. Elles est conduite en forte collaboration la société ATMEL dans le cadre d’une convention CIFRE. Elle concerne la

IN1

IN2

OUT

OUTb

Signal NRZDétecteurde phase

Filtre

passe

-bas

VCO

HPLL

Alexander PD

HPLL

Signal NRZ

Signaux de contrôle

Vout2

Vout1

B1

D Q

D Q

D Q

D Q

B3

B4

B2

XOR1

XOR2

214

conception de PLLs Haute Fréquence à faible bruit de phase et faible tension d’alimentation en technologie CMOS submicronique. Afin de réduire le bruit de phase total de la PLL, une structure nouvelle, le réalignement, a été étudiée et implémentée sur silicium (technologie 0,18 microns ATMEL) pour une PLL de fréquence d'horloge 240MHz. Les résultats obtenus montrent une réduction importante du bruit de phase total de la PLL grâce à cette technique, de l'ordre de 45%. De plus cette diminution de bruit de phase est obtenue sans augmenter la puissance consommée par la PLL. Ces résultats montrent que la technique de réalignement conduit à une augmentation de la bande passante de la PLL sans changer les paramètres de boucle de la PLL, et donc sans risquer une instabilité dans la boucle. (Sachant que l'augmentation de la bande passante de la PLL permet de diminuer la contribution du VCO au bruit de phase total de la PLL) Cette possibilité d'augmentation de la bande passante constitue une première étape dans le cadre de la conception de PLLs performantes fonctionnant sur une large gamme de fréquence. Une autre activité, démarrée en 2002 et en collaboration avec le laboratoire IES (Institut d’Electronique du Sud) de l’Université de Montpellier II concerne le partage de la ressource spectrale dans les télécommunications optiques. Outre l'accès multiple à répartition temporelle qui demande une synchronisation complexe lorsque le débit est élevé, la technique actuelle est la répartition en longueur d'onde (WDM) avec des canaux de 50 ou 100 GHz. Une autre technique apparaît : l'accès multiple par répartition de codes (CDMA). La plupart des avantages du CDMA (souplesse, meilleure efficacité spectrale) devrait être transposable en communication optique (depuis les radio fréquences : téléphonie UMTS) : étalement de spectre moins sensible aux fluctuations, aux atténuations sélectives, sécurisation de la transmission, accès multiple flexible. Néanmoins, l'absence de signaux bipolaires en optique, conduit à utiliser des codes OOC (Optical Orthogonal Codes) caractérisés par des poids (répartition des 1 et des 0) spécifiques par rapport aux longueurs des codes. Le groupe photonique de l’IES développe (en collaboration avec le laboratoire des Verres et une jeune société, KLOE) des circuits optiques intégrés fabriqués à partir d’un nouveau matériau hybride (organique-inorganique) de type « Ormosil », actuellement pour le filtrage en longueur d'onde WDM. Dans le cadre de la thèse de G. Pille des techniques de traitement du signal pour les télécommunications ont été proposées. Des solutions fondées sur les dispositifs à interférence multimodale ont été mises en place. La réalisation de circuits codeurs et décodeurs reste à développer. Nous avons proposé dans ce projet une exploration des différentes possibilités de réalisation de circuits codeurs et décodeurs. Ceci nous a amené à la réalisation d'une chaîne démonstratrice. Les codes à utiliser doivent respecter à la fois des critères de faisabilité et compatibilité avec des dispositifs fondés sur les interférences, et des critères mathématiques d'autocorrélation et d'intercorrélation. L’optique intégrée qui supplante de plus en plus les réalisations à base de fibres présente elle-même un fort caractère innovant. L’utilisation de matériau organo-minéral en optique intégrée est innovant : le matériau est souple d’emploi tout en étant peu onéreux, il permet le développement de circuits complexes : systèmes à interférences, systèmes multicouches, il permet l’inscription directe, l’intégration de dopants rendant l’approche que nous avons adoptée très prometteuse… La technique CDMA, bien qu'elle connaisse actuellement un fort développement en téléphonie mobile (norme UMTS), n'en est qu'à ses balbutiements dans les communications optiques.

2.2.3. La conception de circuits durcis aux radiations

L’action conception durcie aux radiations s'intéresse aux dispositifs et circuits logiques et analogiques destinés à opérer en milieu hostile. Ce milieu peut être l'espace ou la haute atmosphère (aéronautique) mais également l'environnement terrestre habituel comme montré récemment. La finalité du projet est d'élaborer des méthodes de durcissement par conception aisément intégrables améliorant la robustesse des systèmes sans faire appel à des solutions technologiques. Son champ d'application s'est élargi aux circuits submicroniques et programmables de nouvelle génération devenus indispensables à l'électronique embarquée (aéronautique, spatial) ainsi qu'à une électronique terrestre de plus en plus vulnérable et astreinte à un degré de fiabilité élevé (médical, nucléaire, portable). L'objectif du projet est l'élaboration de solutions de conception de circuits assurant la robustesse des blocs fonctionnels aux effets perturbateurs identifiés. Concevoir des évaluateurs et des circuits prototypes tolérants en traduit la finalité. Ainsi, nous avons pu montrer que la conception de blocs fonctionnels robustes est réalisable pour les circuits logiques. Pour les circuits analogiques, le défi actuel se limite au maintien des spécifications dans des marges prédéfinies. Depuis quatre années, les études d'évaluation et de simulation des dégradations (critères, seuils) ont été appliquées à des structures fondamentales. Elles ont fourni des modèles de dégradation des grandeurs analogiques conditionnant marges de bruit et état des niveaux logiques de sortie. Un

215

résultat important avait été mis en évidence auparavant avec l'identification des paramètres sensibles à l'effet de dose dans les inverseurs CMOS submicroniques. Vu son intérêt pratique dans les systèmes enfouis (SoC) l’axe de recherche concernant le durcissement de points mémoires SRAM aux aléas radiatifs (SEU) a été réactivé. Plusieurs principes de conception robuste présentant un fonctionnement sûr en présence d'ions lourds ont été définis en technologie fortement submicronique. Cette étude a été validée par des tests sous radiation. Depuis, plusieurs circuits originaux durcis dès la phase de conception ont été élaborés. Implémentés en registres à décalage, testés et validés, ils ont fait définitivement la preuve de la faisabilité de la méthode de durcissement aux ions lourds par seule conception (T. Monnier, JM Dutertre, R. Perez). Ces blocs durcis ont tout naturellement trouvé une application comme étages dans un convertisseur analogique numérique rapide (CAN Flash) durci. Ce travail a permis de valider plusieurs méthodes de durcissement inédites : par restructuration du circuit, par intégration d'une logique corrective au sein de la partie logique et par optimisation du dimensionnement de l'étage analogique (Th. Monnier). Enfin, profitant de notre expertise en matière de SRAM et de Flipflop robustes, les investigations ont été poussées vers le durcissement de SRAM pour FPGA. Ce travail, qui a donné lieu à des avancées significatives en matière de définition de macro-cellules tolérantes, s’est poursuivi dans le cadre d’un contrat de collaboration avec la Société iRoC Technologies spécialisée dans le développement de solutions robustes (J.M. Dutertre, R. Perez).

2.2.4. La conception de circuits analogiques faible courant

Cette action de recherche (1998-2002) s’inscrit dans le cadre d’un contrat avec la société ST-Microelectronics, division DSG – Discrete and Standard Linear Group. Les raisons qui motivent cette recherche se résument simplement par la nécessité d’améliorer les performances des composants analogiques linéaires : amplificateurs opérationnels, références de tensions, etc. Les performances de ces circuits, dans le contexte de produits industriels, sont bien entendu interdépendantes et leur optimisation nécessite des recherches avancées sur plusieurs points, parmi lesquels :

• la théorie des composants bipolaires et MOS à faible courant de polarisation,

• l'extraction ciblée des paramètres de la technologie,

• la définition de nouvelles cartes modèle pire cas,

• la prise en compte de ces paramètres dans les simulateurs électriques nouveaux modèles,

• la conception de nouvelles cellules test,

• les techniques intégrées d'ajustement des composants. Cette recherche, menée en étroite collaboration avec les ingénieurs de notre partenaire industriel, a permis notamment dans le cadre de deux thèses de doctorat, la conception, la fabrication et le test de plusieurs circuits prototypes. Ces circuits nous ont conduit à améliorer les performances des circuits commercialisés en assurant une bonne modélisation de la technologie permettant d'obtenir une bonne correspondance entre les performances simulées et celles mesurées sur silicium. Ces travaux ont donné lieu à plusieurs publications de niveau international et au dépôt de 4 brevets par la société STMicroelectronics. Au-delà des avancées scientifiques réalisées durant ce projet, la réelle synergie industrie-université et la confiance qui s'est développée entre les parties ont été très enrichissantes.

2.2.5. La conception d’un générateur de générateurs de nombres aléatoires

Ces travaux trouvent leur application dans le cadre des activités des circuits sécurisés. La robustesse des applications utilisant la cryptographie est basée en particulier sur la qualité du générateur de nombres aléatoires utilisé pour produire les séquences de brouillage des messages. Les processus mis en jeu dans un calculateur étant parfaitement déterministes, il n'est pas possible, en toute rigueur, d'utiliser uniquement des solutions logicielles pour produire des nombres aléatoires. Bien sur, il est possible d'utiliser des générateurs pseudo-aléatoires. Malheureusement, ces générateurs deviennent parfaitement prévisibles dès lors que l'on connaît leur algorithme, ce qui constitue une faille inacceptable dans un système de sécurité. Il existe des générateurs matériels à base de composants électroniques "bruyants" ou au comportement chaotique qui donnent d'excellents résultats. Les applications embarquées (telles que les cartes à puce) réclament de tels générateurs intégrés sur la puce même.

216

La première phase de ces travaux, en collaboration avec la société STMicroelectronics au travers de la thèse de S. Mahtouk, a consisté à explorer les phénomènes physiques générateurs de bruit disponibles et exploitables dans une technologie CMOS standard. Cette étude permis la mise en oeuvre une architecture de générateur de nombres aléatoires robuste et efficace qui est en cours de validation.

2.3. Modèles, méthodes & outils pour la conception de circuits

La complexité des circuits et des systèmes mis en jeu à pour conséquence la nécessité de proposer des méthodes de conception de plus en plus automatisées. Quel que soit le niveau d’abstraction où l’on se situe dans le flot de conception les étapes de vérification et de modélisation sont des étapes incontournables. L’évolution rapide des procédés de fabrication CMOS, associée à la complexité croissante des structures à gérer, impose la définition et l’utilisation de métriques pour l’évaluation des performances. Ces métriques doivent donner au concepteur la possibilité d’utiliser des indicateurs robustes leur permettant d’évaluer les différentes alternatives ou choix disponibles à toutes les étapes du flot de conception. Plusieurs études ont été menées en parallèle durant la période concernée 2002-2005 comme :

• la vérification formelle de circuits,

• la modélisation des Interconnexions et phénomènes parasites associés,

• l’assignement technologique faible puissance pour l’optimisation de performances,

• l’étude de la tolérance aux dispersions, approche statistique et circuits asynchrones,

• modélisation de la vulnérabilité des systèmes intégrés aux attaques DFA.

2.3.1. La vérification formelle de circuits

Malgré les techniques et outils de CAO, la conception d'un circuit microélectronique reste une activité longue et coûteuse. Les erreurs aussi bien humaines que présentes dans les logiciels de conception s'avèrent donc catastrophiques. La pratique courante, consistant à s'assurer que le circuit obtenu correspond bien a sa spécification par simulation, ne permet que d'explorer partiellement l'espace de simulation et ne permet généralement pas d'analyser les causes de dysfonctionnements. A contrario, les techniques formelles de vérification permettent de pallier en partie ces inconvénients. Aussi, les industriels de la CAO et les utilisateurs manifestent-ils un grand intérêt pour ces techniques émergentes. Nous avons démarré un nouveau projet dans ce domaine en 2001. Nos travaux ont plus particulièrement porté sur les méthodes d’équivalence checking au niveau structurel permettant de s’assurer que la spécification d'un circuit et son implantation issue de la synthèse correspondent en tout point. Dans un premier temps, ces travaux ont plus particulièrement porté sur l'utilisation de techniques de programmation par contraintes pour résoudre les problèmes d'équivalence aussi bien entre deux implantations qu'entre une spécification et une implantation. Cette technique s'affirme déjà comme une alternative intéressante aux techniques basées sur les BDDs mais ne peut être appliquée qu'aux circuits combinatoires. Dans un deuxième temps, nous nous sommes intéressés aux circuits séquentiels dans le cadre d'un contrat avec la société Synplicity. Ces travaux ont constitué l'essentiel de la thèse de S. Rahim. Les techniques de preuve d’équivalence (« Equivalence Checking ») permettent de vérifier que la fonctionnalité d’un circuit ne change pas après une étape de la phase de conception. Ces techniques sont souvent utilisées pour vérifier que l’implantation obtenue après synthèse est fonctionnellement équivalente au circuit de départ. Il existe deux techniques de preuve d’équivalence. La première permet de vérifier des circuits uniquement combinatoires. La seconde permet de vérifier des circuits séquentiels. La preuve d’équivalence combinatoire consiste à vérifier que deux fonctions booléennes sont équivalentes. L’utilisation de BDDs (Diagramme de Décisions Binaire) et d’AIGs (« And Inverter Graph ») pour représenter les fonctions à vérifier et l’utilisation de signaux laissés inchangés fonctionnellement (appelés aussi points d’équivalence) par l’outil de synthèse permettent aux outils de preuve d’équivalence combinatoire de pouvoir vérifier des circuits de grandes tailles. La méthode

217

générale pour la vérification fonctionnelle de circuits séquentiels appelée aussi méthode de parcours des états (« State Traversal ») n’est pas applicable pour des circuits de grandes tailles. Pour résoudre ce problème, les outils industriels de preuve d’équivalence essayent souvent de transformer le problème de la vérification de circuits séquentiels en un problème de vérification de circuits combinatoires. Pour cela, ils calculent une relation de correspondance (RC) entre les bascules de l’implantation et de la spécification. Cette relation permet d’identifier entre les deux circuits des bascules qui potentiellement ont des fonctions d’entrées équivalentes. L’entrée de ces bascules est ensuite transformée en sortie primaire et leur sortie en entrée primaire. Cette transformation permet de migrer le problème d’équivalence de circuits séquentiels en un problème d’équivalence combinatoire. Malheureusement les méthodes utilisées par les outils de vérification industriels pour le calcul de la RC ne permettent pas de prendre correctement en considération les optimisations séquentielles effectuées par l’outil de synthèse. Un autre avantage du flot de vérification mis en place est sa capacité à vérifier des circuits qui ont subi des optimisations sur les retards (« retiming »). Cette technique a montré son efficacité sur des circuits industriels de grande taille. Parallèlement, nous nous sommes intéressés aux techniques de représentation des fonctions logiques. En effet, l'automatisation des processus de conception et test de circuits et systèmes numériques s'appuie nécessairement sur un modèle de représentation utilisable au sein d'outils informatiques. Les modèles classiques comme les représentations à base de tables (e.g. tables de Karnaugh), d'expressions (e.g. cubes de position), ou de diagrammes de décision (e.g. BDD, BMD, etc..) présentent des inconvénients comme leur taille ou leur non canonicité qui les rendent difficiles voire impossibles à utiliser dans les outils de synthèse, test ou vérification pour des circuits de grande taille. De plus ces représentations ne permettent d'appréhender qu'un seul niveau d'abstraction (logique ou arithmétique), ce qui les rend inadaptés lorsque plusieurs niveaux de représentation sont simultanément nécessaires. En collaboration avec le professeur M. Ciesielski, de l'Université du Massachusetts à Amherst, nous avons développé un nouveau modèle de représentation des circuits numériques permettant de rassembler dans un même formalisme des descriptions algébriques et logiques. Dans ce formalisme, appelé Taylor Expansion Diagram ou TED, une fonction numérique peut être représentée de façon canonique et compacte, ce qui rend ce modèle particulièrement adéquat pour la validation, la vérification et la synthèse des circuits numériques.

2.3.2. La modélisation des Interconnexions et phénomènes parasites associés

Cette activité est dédiée à la problématique des interconnexions dans les circuits intégrés complexes de type système sur puce. Dans ceux-ci, les parasites électromagnétiques générés en interne, la diaphonie entre les lignes et les mauvaises estimations des temps de propagation peuvent générer des dysfonctionnements d’autant plus facilement que le spectre des signaux va en s’élargissant. Ces recherches ont pour finalité de développer des méthodes et des modèles permettant aux concepteurs de travailler avec des outils les plus simples possibles mais représentatifs de la réalité physique des interconnexions. L’objectif est de développer une expertise afin d’optimiser les nouvelles filières technologiques de façon à atteindre les meilleures performances possibles pour les réseaux d’interconnexions des futures générations de circuits intégrés. Dans ce contexte différentes méthodes de réduction du crosstalk ont été étudiées : technologies alliant diélectriques « low-k », « ultra-low-k », « air-gap » avec l’introduction du cuivre, et leurs avantages identifiés. L’augmentation en fréquence est une des raisons de l’inclusion de l’inductance aux modèles électriques, nous avons proposé une méthode novatrice permettant de déterminer dans quelles conditions le modèle RLC se substituera au modèle RC, et de quantifier l’importance de l’inductance sur les performances temporelles et sur l’intégrité du signal, tension de crosstalk. Une méthode de caractérisation de l’impact inductif a été élaborée pour déterminer la fenêtre inductive répondant à un critère sur la transition en sortie de ligne. Dans cette étude la ligne isolée est considérée comme une ligne de transmission RLC. Une formulation analytique caractérise cette fenêtre inductive à partir d’équations simples définissant la limite fréquentielle ainsi que la plage de longueur inductive. Un modèle de ligne isolée équivalent a été ensuite déterminé pour estimer les performances temporelles des trois principaux cas de commutation spécifiques à deux lignes couplées. Il a été démontré la possibilité de caractériser analytiquement la fenêtre inductive à partir des paramètres Req, Ceq et Leq du modèle équivalent.

Il est devenu indispensable de développer d’autres outils pour tenir compte dans la simulation et l’extraction des composants parasites, de la diversité des matériaux diélectriques utilisés dans

218

l’assemblage du circuit. Nous travaillons parallèlement avec des équipes d’électromagnétisme de l’IEMN et du LEST pour développer des logiciels de simulation électromagnétique 3D afin de concevoir des modèles, certes complexes, mais rigoureux, reproduisant le plus fidèlement possibles le résultat de l’assemblage technologique.

Nous avons élargi notre collaboration à une équipe de numériciens du LEST, travaillant sur différentes techniques d’approximations de signaux, de modélisation, d’approximations rationnelle, de simplification des fonctions de transfert afin de réduire au maximum la complexité de ces modèles. Les comparaisons et tests effectués sur de nombreux exemples confirment l’intérêt de ces nouvelles techniques.

Figure 12 : Vue en coupe d’un circuit 90nm – 9 LM

2.3.3. L’assignement technologique faible puissance pour l’optimisation de performances

L'optimisation de performances est l'une des tâches les plus difficiles à réaliser. Les contraintes de retard sont généralement fixées par la période d'horloge maximale de fonctionnement des blocs combinatoires. Ainsi, l'optimisation du temps de propagation sur les chemins critiques constitue la condition nécessaire pour l'implantation d'un circuit rapide. De la même manière, la minimisation de la taille des portes qui n'appartiennent pas aux chemins critiques est une alternative d'assignement technologique permettant la réduction de puissance. Il est donc nécessaire de disposer d'outils rapides et précis d'exploration de chemins dans les circuits. Mais les outils de conception requièrent des temps et des ressources de calcul trop importants pour pouvoir gérer la complexité et l'hétérogénéité des circuits actuellement en développement. Les futurs outils doivent pouvoir manipuler des circuits très complexes dans une approche d'abstraction multi-niveaux tout en considérant les phénomènes parasites induits associés aux technologies submicroniques. Ils doivent aussi être capables de prendre en compte les contraintes de vitesse et de consommation de puissance. Pour cela, il devient essentiel de disposer, au niveau le plus élevé de la démarche de conception, d'informations sur les performances des structures qui sont définies au niveau physique. Dans cet objectif, un outil d’analyse, d’évaluation et d’optimisation de performances (POPS pour "Performance Optimization by Path Selection") est développé au LIRMM. Après les étapes d’analyse et d’énumération de chemins, de modélisation temporelle et d’optimisation locale, ces dernières années nous nous sommes attachés à l’optimisation sous contrainte de délai, technique particulièrement intéressante pour les industriels, car elle assouplit l’étape d’optimisation du flot de conception. En effet, à la fréquence d’utilisation souhaitée pour un circuit logique, est associée une contrainte en délai, appliquée aux différents blocs combinatoires qui composent ce circuit. Cette contrainte est répartie en fonction des besoins et des caractéristiques de ces blocs. La façon de la distribuer est donc déterminante dans le choix des dimensionnements à appliquer aux cellules : ce processus dénommé "budgétisation" peut s’effectuer à n’importe quel niveau de description.

219

Nous avons donc dans un premier temps étudié l’optimisation des performances d’un chemin logique sous une contrainte en délai et dans un deuxième temps sa généralisation aux circuits, ce qui nous a amené à résoudre les problèmes relatifs aux branches de convergence et de divergence. Pour cela, nous avons mis au point une méthode d'exploration de l'espace de conception, en déterminant les bornes maximales et minimales de délai. Nous avons ensuite adapté cette méthode à une méthode de « sensibilité constante » permettant de dimensionner un circuit à minimum de surface, pour une contrainte de délai donnée. Cette approche de distribution de la contrainte temporelle conduit à des gains importants en terme de surface et de consommation tout en permettant de réduire le temps de calcul par rapport à certains outils industriels. A ce stade, trois techniques d'optimisation ont été abordées et caractérisées: le dimensionnement global d'un chemin, l'insertion locale de buffers, le couplage insertion de buffers et redimensionnement. Nous avons défini une métrique de choix des différentes alternatives, en comparant les résultats obtenus avec les méthodes d'insertion de buffers et de redimensionnement. Ces méthodes implantées dans un outil d'optimisation automatique (POPS) ont été validées en comparant les résultats obtenus à ceux de l’outil d’optimisation industriel AMPS (Synopsys) sur différents circuits test (ISCAS 85). Un protocole d'optimisation gérant le compromis contrainte de performance et structure du circuit a ainsi été défini. Ces travaux ont donné lieu à deux soutenances de thèse dans les quatre dernières années. En coordination avec la société ‘Infineon technologies’, nous avons travaillé sur une version de l’outil permettant d’effectuer une optimisation de performances en délai, par dimensionnement des cellules, couplée à une phase de placement-routage. Ainsi, en travaillant avec des descriptions post-layout (avec extraction des parasites) de circuits, nous pouvons estimer les performances d’un circuit, sans pour cela effectuer une gravure sous silicium. De plus, l'ensemble des améliorations apportées à l'environnement de l'outil POPS a permis de disposer d'un prototype performant pour mettre en évidence les travaux de recherche réalisés dans le cadre :

• du projet KIT ("Keep in Touch") : "Library free integrated circuits for submicron technologies" (partenaires ATMEL, INP Grenoble, Univ. De Barcelone, UFRGS au Brésil et le LIRMM),

• d'un accord de partenariat avec la société INFINEON sur le thème "Méthodologie avancée de conception de circuits intégrés basés sur le concept de bibliothèques virtuelles".

• du projet MARLOW de la CEE "A Central Market Place for Dissemination of Low Power Microelectronics Design Knowledge", Réseau Thématique, (Partenaires : Delft Univ. of Technology, Politecnico di Torino, IMEC, Univ. of Patras, OFFIS, CSEM, LIRMM).

2.3.4. L’étude de la tolérance aux dispersions, approche statistique et circuits asynchrones

En seulement une dizaine d’années, les progrès technologiques continus ont permis le franchissement de la barrière submicronique et nanométrique. Parallèlement, peu de changements ont été observés dans les manières de concevoir des circuits intégrés. Toutefois, la transition du monde submicronique au monde nanométrique actuellement en cours s’accompagne d’un accroissement significatif des dispersions des performances intra-chip dû essentiellement à un accroissement des dispersions des procédés de fabrication. Cet accroissement semble remettre en cause, au moins partiellement, les méthodes de conception traditionnelles. Dans ce contexte, d’autres méthodes ou paradigmes de conception tels que les flots de conception statistiques et les techniques asynchrones peuvent s’avérer pertinents. En effet, les flots de conception statistique peuvent permettre de prendre pleinement avantage des nouvelles technologies contrairement aux approches plus traditionnelles, qui par leur conservatisme et pessimisme ne permettent pas aux concepteurs de tirer tous les potentiels offerts. De la même manière, les circuits asynchrones et leur méthode de cadencement locale peuvent permettre, de par leur robustesse inhérente, d’exploiter pleinement les technologies nanométriques et ce en dépit de l’accroissement significatif des dispersions de process, de tension, de température.

220

Dans ce contexte, cet axe, s’appuie actuellement sur ses acquis en modélisation, évaluation et optimisation des performances en technologie submicronique pour développer des méthodes de conception alternatives ou pour améliorer celles existantes. Deux axes de recherche sont actuellement privilégiés :

• l’analyse et optimisation statistique des performances

• la conception et optimisation de structures asynchrones

L’analyse et l’optimisation statistique des performances constituent un thème de recherche émergeant au sein de notre groupe. Les premiers travaux engagés en 2003 sur ce thème ont pour objectif de développer une méthode d’analyse statique des performances permettant d’évaluer les performances de circuits pour n’importe quelles conditions de tension et de température. Ces travaux développés en partenariat avec la société STMicroeletronics sont en cours de concrétisation. Le prototype d’évaluation des performances développé constituera une réponse à divers problèmes rencontrés actuellement lors de la conception des circuits comme les IR drops, l’apparition de forts gradients de température au sein des circuits et l’inversion de la sensibilité des performances à la température. La complexité des systèmes sur puce et l’accroissement des dispersions des procédés de fabrication constituent une difficulté majeure pour la conception de circuits synchrones qui nécessitent une gestion de plus en plus fine des performances. Les circuits asynchrones, de par leur grande robustesse fonctionnelle aux dispersions paramétriques, peuvent constituer dans le futur une solution alternative intéressante. Nous avons étudié et étudions donc actuellement ces types de circuits et ce plus particulièrement dans le cadre de la conception de circuits dédiés au chiffrement de l’information. En effet, les circuits quasiment insensibles aux délais offrent par construction (absence de signal d’horloge, logique multi-rails) une grande résistance aux attaques par canaux cachés comme la DPA. Ces travaux nous ont permis d’évaluer le degré de résistance de tels circuits. Celle-ci, bien qu’élevée, n’est pas totalement suffisante. Nous avons donc proposé des contre-mesures spécifiques à ce type de circuits et développer une librairie de cellules double rail compactes et ‘sécurisées’ dédiée à la conception de circuits asynchrones. Cette dernière activité a été développée en collaboration avec le laboratoire TIMA (Grenoble) et la société STMicroelectronics. Parallèlement nous développons des opérateurs arithmétiques asynchrones. Ces opérateurs arithmétiques ont un comportement (latence, consommation) fortement dépendant des données appliquées sur leurs entrées. Ce caractère « data dependent » peut bien sur être exploité pour optimiser les performances des circuits, mais peut peut-être constituer un avantage pour des applications dédiées au chiffrement de l’information. L’objectif de ces travaux est de proposer des opérateurs arithmétiques ayant le comportement le plus dépendant possible des données.

2.3.5. Modélisation de la vulnérabilité des systèmes intégrés aux attaques DFA

Ce projet s’inscrit dans le cadre d’un contrat avec ST-Microelectronics. Les raisons qui motivent cette recherche se résument essentiellement à la nécessité d’améliorer la sécurité des cartes à puce en tant que produit industriel protégé. Ceci se décline en deux objectifs complémentaires. Pour l'utilisateur, ces « Smartcards » ont à garantir la sûreté de stockage ou de transfert de l'information sensible ; pour les concepteurs-réalisateurs, il convient de les protéger contre une intrusion destinée à en percer les secrets de fabrication. Les fabricants doivent donc aussi bien se prémunir contre les attaques extérieures destinées à casser les « codes de cryptage », que contre un piratage des « schémas du circuit » - y compris par des moyens industriels ou de reverse engineering. Ces agressions extérieures peuvent revêtir une multitude de formes. Dans cette étude, nous cherchons à évaluer la robustesse d'un circuit aux attaques « DFA (Differential Fault Analysis) ». Le principe de ces attaques consiste à provoquer, par un moyen externe, un dysfonctionnement mineur (par exemple le changement d'état d'un point mémoire) du circuit et à analyser son comportement en le comparant à celui du circuit non perturbé. Le durcissement consiste à implanter sur le circuit des dispositifs dont le rôle est de paralyser le fonctionnement lorsque de telles attaques sont détectées. Se pose alors le problème du seuil de détection de ces dispositifs, qui doit être plus bas que le seuil de sensibilité des « parties actives » du circuit.

221

Le travail confié à Anissa Djellid-Ouar consiste donc à évaluer les sensibilités des circuits combinatoires et des circuits séquentiels synchrones aux attaques « globales » : variations de tension d'alimentation, rayonnements ionisants… Cette étude est menée dans deux directions complémentaires :

• par simulation, nous essayons de mettre en évidence les conditions de création d'une faute « locale » ;

• par l'expérimentation sur un circuit de caractérisation, nous cherchons, d'une part à vérifier les résultats obtenus en simulation et, d'autre part, à mettre en évidence des dysfonctionnements non prévus par la théorie.

Ce travail doit déboucher sur des moyens de caractérisation et d'évaluation de la sensibilité des différents éléments d'une bibliothèque précaractérisée aux attaques DFA. L'étape suivante, envisagée dans le cadre d'une autre thèse, consistera à construire une sorte de simulateur permettant d'évaluer la sensibilité globale d'un circuit.

2.4. Architectures flexibles

L'idée de cette action, est de pouvoir utiliser partiellement ou totalement des architectures flexibles (reconfigurables, reprogrammables) ciblant des gammes d'applications connexes. Nous entendons par architecture flexible, une architecture capable de s’adapter en temps réel à son environnement ou à des contraintes particulières. Les domaines applicatifs visés concernent le traitement du signal et des images, mais aussi plus récemment le domaine des circuits sécurisés.

Les recherches sur le thème des « architectures flexibles » se déploient sur quatre axes distincts :

• Calcul spatial reconfigurable

• Intégration technologique

• Sécurité des systèmes integrés

• Adéquation algorithme-architecture pour le traitement du signal et des images

L’ensemble des travaux dans ce domaine a donné lieu à de nombreuses communications sur la période dont 1 chapitre d’ouvrage, 5 articles dans des revues avec comité de lecture, 2 brevets, et 18 communications dans des conférences internationales de premier plan (avec actes et comité de lecture).

2.4.1. Calcul spatial reconfigurable

L’axe « calcul spatial reconfigurable » a pour but de proposer des architectures, modèles et méthodes pour effectuer un calcul spatial visant à atteindre le meilleur compromis entre flexibilité et performance.

Les recherches sur ce thème portent sur trois directions essentielles visant à autoriser une meilleure gestion du parallélisme, en rapport avec les applications concernées.

Il s’agit ici de proposer des alternatives crédibles aux composants de type FPGA en définissant des structures présentant des caractéristiques les rendant adéquates à l’accélération d’applications orientées au domaine du traitement du signal.

La figure 13 expose le Systolic Ring, une architecture à reconfiguration dynamique hiérarchique dont les briques de bases sont à grain épais (opérateurs arithmétiques). Cette structure a été validée par prototypage sur un ensemble d’applications. Elle a également fait l’objet de deux dépôts de brevets par le CNRS dont un étendu à l’international, et est actuellement au cœur de la création d’une entreprise (société MENTA).

L’émergence récente de systèmes sur puce basés sur des couples microprocesseur/accélérateur reconfigurable implique aussi la mise en place d’infrastructures à la fois matérielles et logicielles autorisant le portage d’applications sur de tels systèmes. Dans le but d’adresser ce problème, et notamment d’autoriser l’accélération concurrente de plusieurs applications sur un même accélérateur reconfigurable, une infrastructure mixte matérielle/logicielle a été mise en place.

222

Dnode Dnode

Switch Switch

Dnode Dnode

Switch Switch

Dnode

Dnode

SwitchSwitch

Dnode

Dnode

SwitchSwitch

DnodeDnode

SwitchSwitch

DnodeDnode

SwitchSwitch

Dno

deD

node

Switc

hSw

itch

Dno

deD

node

Switc

hSw

itch

Bus_

Switc

h

Bus_Switch

Bus_Switch

Bus_Switch

Couche opérative

MU

XM

UX

Reg0

Reg1

Reg2

Reg3

Reg4

Reg5

Reg6

Reg7

Sel

ect

Sel

ect

Contrôleur

In0

In7

In0

In7

Dnode_config

sel

Controller

Contrôleur local

Figure 13 : Architecture du Dnode

Le principe porteur de cette approche repose sur une unité appelée DHM : Dynamic Hardware Multiplexer qui se charge d’effectuer les tâches de placement / routage des processus sur l’accélérateur en tenant compte des autres tâches en cours d’exécution sur l’accélérateur. La partie logicielle se traduit par un ensemble de services additionnels du système d’exploitation dédiés à la gestion de l’accélérateur. Ainsi, chaque tâche possède une double représentation logicielle/configuration virtuelle. En fonction d’un ensemble de priorités propres à l’application ou au contexte du système, l’unité DHM dispose d’un certain nombre de cycles pour effectuer le placement de l’application. Si une fois cette échéance passée l’accélérateur n’a pas démarré le traitement, la représentation logicielle de ce processus est exécutée.

La figure 14 décrit de manière schématique la structure d’un système reposant sur ces concepts : le microprocesseur, l’accélérateur reconfigurable ainsi que l’unité DHM en charge des transformations topologiques et du placement des tâches. La figure correspond à un état où une tâche est déjà en cours d’exécution sur l’accélérateur (tâche bleu sombre), et un placement compatible pour une nouvelle tâche (jaune) vient d’être trouvé, cette tâche est en cours de placement.

Placement compatible trouvé

HAR

DW

ARE

MU

LTIP

LEXE

R

DMA

OSmultitâches

Médium de communication

Mémoiredonnées

Mémoire centrale

Mémoire programme

Process1

Process2

CPU

Process3

Process1

Process2

Process3

Process4

Process5

Process4

Process 5

Masque de configuration

Placement de la tâche

Figure 14 : Synoptique de l’architecture de multiplexage matériel

ALU

Reg File

Chemin de donnéesdu Dnode

223

La réalisation de structures comportant un nombre important de cœurs, qu’ils soient de nature reconfigurable ou autre, se heurte cependant à un problème majeur qui est celui des communications. Les bus, structures dominantes à l’heure actuelle montrent d’évidentes faiblesses car elles sont par essence des mediums de communication partagés. La figure 15.a expose une solution particulière développée en collaboration avec l’Université de Porto Alegre (Brésil) ; il s’agit ici d’un maillage bidimensionnel où les communications sur les multiples liens physiques se font en mode commutation de paquets. Il est à noter également sur cette structure l’absence de lignes longues, et le mécanisme globalement asynchrone localement synchrone utilisé (GALS). La figure 15.b détaille des résultats comparatifs de caractérisation de performances (latence de communication en fonction de la charge du système). Le réseau au cœur de notre étude (Hermes) présente des performances ici supérieures à un bus en supportant une charge de l’ordre de 30% avant divergence.

01 11 21

IP IP IP

02 12 22

00 10 20

IP IP IP

Zone isochrone Zone asynchrone

(a) (b)

Figure 15 : Le réseau de communication sur silicium HERMES

2.4.2. Intégration technologique

Ces travaux sont réalisés dans le cadre d’une thèse BDI CNRS co-financée région et également de l’Action Concertée Incitative « CALcul LOgique MAGnétique » (ACI CALOMAG). Ces travaux aboutiront à la réalisation d’un premier prototype silicium d’ici fin 2005. L’émergence de technologies alternatives compatibles avec les procédés de fabrication silicium actuels constitue des pistes à explorer très prometteuses. En particulier, l’intégration de mémoires sur les systèmes sur puce est très coûteuse, et des analyses récentes montrent que les architectures de mémoires SRAM actuelles poseront des problèmes de fiabilité pour les prochains nœuds technologiques. Les mémoires magnétiques (MRAM) par exemple proposent des avantages certains comparés aux mémoires actuelles, comme la non-volatilité, la tolérance aux radiations, l’endurance, la rapidité ou encore les densités de stockage d’information atteintes. Elles sont basées sur une jonction tunnel magnétique constitué de 2 couches, une figée et l’autre libre. Selon l’orientation magnétique relative de ces deux couches, la résistance observée varie. Cet effet physique permet ainsi de réaliser des points mémoires novateurs. De plus, cette technologie permet de limiter les phases technologiques (contrairement aux technologies FLASH), et offre une intégration accrue car les points mémoires sont au dessus des couches CMOS classiques (« Above IC »). Les recherches menées sont basées sur ce principe, mais ne se focalisent pas sur l’aspect circuits mémoires : il s’agit ici d’explorer les possibilités de coupler cette technologie à des circuits de type FPGA qui sont par essence des circuits dont le principe de fonctionnement repose sur la présence de mémoire (LUT). La figure 16 illustre schématiquement la structure du circuit « µFPGA » en cours de réalisation. L’intérêt de la technique mise en place pour lire et écrire les points mémoires est généralisable à de nombreuses technologies émergentes, comme par exemple les technologies moléculaires. C’est l’objet de l’Action Concertée Incitative « NANOSYS », dont l’objectif est la définition et l’étude d’architectures pour l’intégration des nanocomposants moléculaires.

224

LUT LUT

LUT LUT

I/O I/O I/O

I/O

I/O

I/O

CGCGCGCGCG

CG CG CG CGCG CG UFF

Switchmatrix

Lignes d’écriture

pin

LUT

LUT LUT

I/O I/O I/O

I/O

I/O

I/O

CGCGCGCG CG

CG CG CG CGCG CG UFF

Générateurs de courant

I/O LUT LUT

CG

LUT

Figure 16 : Floorplan du µFPGA en cours de réalisation et vue technologique d’une structure de LUT développée

2.4.3. Sécurité des systèmes intégrés

Cet axe s’attache à explorer les techniques assurant la sécurité sous ses différents aspects par l’utilisation d’architectures flexibles et adaptatives.

La motivation de cette étude provient du fait que malgré l’intégration de plus en plus poussée, les systèmes sur puce (SoC) restent généralement associés à des mémoires externes. Les données échangées entre ces entités le sont généralement en clair. Cet échange en clair constitue une vulnérabilité sécuritaire. En effet, ces mémoires contiennent la propriété intellectuelle (Système d’exploitation, programmes applicatifs, configuration de FPGA, …) des fabricants de produits ou bien des données sensibles telles que des données personnelles ou des données aux réglementations sur les droits d’auteur. Les solutions explorées visent à proposer des systèmes et protocoles autorisant la sécurisation des transferts d’informations entre système sur puce et mémoire. La figure 17 illustre un système en cours de développement nommé E-ICE pour Encryption and Integrity Checking Engine.

Figure 17 : Procédure d’écriture dans le système E-ICE

Ce système, couplé à un microprocesseur assure la confidentialité et l’intégrité des données, par le biais de l’utilisation d’un algorithme robuste (AES) servant à, d’une part, assurer la confidentialité, et, d’autre part, garantir que les données n’ont pas été altérées. Ceci est assuré par signature de chaque donnée lors d’une phase d’écriture, et vérification de cette signature avant exécution. Ces travaux sont effectués dans le cadre d’une thèse financée sur le programme PACA avec la société STmicroelectronics. Ils devraient prochainement déboucher à un dépôt de brevet entre le CNRS et la société.

Un autre axe abordé, concerne l’utilisation d’architectures reconfigurables (dynamiques ou pas) pour ajouter des niveaux de sécurités supplémentaires au sein des systèmes. Par exemple l’utilisation de reconfiguration dynamique est un point très peu exploré à ce jour dans le cas des circuits sécurisés. Est-ce que le fait de reconfigurer tout ou partie d’un algorithme de chiffrement permettrait de rendre robuste certains circuits aux agressions extérieures ? Ainsi une première réflexion a été menée avec le département informatique (projet ARITH) du LIRMM et aussi au travers d’une l’Action Concertée

Adresses

Données (écriture)

Aire de confiance: SoC

Calcul d’adresse (1)

Référence (2)

Assemblage des blocs (3)

Chiffrement AES (4)

ChunkMMU

Mémoire cache

C P U

Référence déchifrée Données déchiffrées

Chunk chiffré (Données et Référence)

Mémoire externe

Magnetic Junction

225

Incitative « OPAC » (Opérateurs Arithmétiques pour la Cryptographie, regroupant l’ENS de Lyon, et le département mathématique I3M de l’Université de Montpellier II et le projet ARITH du LIRMM) pour définir d’une part des algorithmes de cryptographie utilisant de nouveaux opérateurs arithmétiques et d’autre part couplant des architectures reconfigurables dynamiquement. Cette étude débouche actuellement sur la définition d’une architecture reconfigurable dédiée aux algorithmes de cryptographie dits symétriques (type RSA, ECC, etc ..).

2.4.4. Adéquation algorithme-architecture pour le traitement du signal et des images

Le marché de l’authentification par biométrie est favorisé par les récents progrès des technologies informatiques, et l’essor du commerce électronique et des objets de communication nomades (téléphones et ordinateurs portables, PDA, etc.), qui nécessitent d’identifier automatiquement une personne physique plutôt que d’utiliser un mot de passe ou une carte d’accès. Dans le cadre d’un partenariat avec la société ST-Microelectronics de 2000 à 2003 une étude complète a été menée ayant permis la réalisation d’un système biométrique temps réel, de l’ordre de la seconde. Bien que chacune des techniques biométriques (empreintes digitales, reconnaissance vocale, reconnaissance de visage, ...) présente un intérêt particulier suivant l’application visée, il a été montré que les systèmes de reconnaissance basés sur l’iris sont parmi les plus fiables. L’iris humain est un attribut biométrique particulièrement discriminant entre individus. La combinaison d’un capteur d’images monochromes et d’un système optique spécifique faible coût permet l’observation de son relief, représenté par une texture circulaire codée sur plusieurs niveaux de gris déterminant la spécificité de chaque individu. Il a été montré que la faisabilité d’intégration de la technologie d’authentification par reconnaissance d’iris sur les futurs terminaux mobiles ne relevait plus des scénarios futuristes mais est devenue une réalité incontournable. La technologie biométrique basée sur l’iris se révèle particulièrement prometteuse. En effet, nous disposons d’algorithmes qui permettent le traitement d’images d’iris pour vérifier automatiquement et de manière fiable l’identité de personnes. Nous avons démontré la possibilité de porter ce traitement sur un système embarqué mono-processeur tout en respectant les contraintes temps réel. Toutefois, au cours de ces travaux, nous avons mis en évidence que les performances d’un système de reconnaissance d’iris sont étroitement liées à la qualité des images acquises. Or, l’acquisition d’une image bien définie d’un iris nécessite un éclairage par LED dans le proche infrarouge et une lentille spécifique, qui contraignent l’utilisateur à être extrêmement coopératif. Ces contraintes matérielles limitent aujourd’hui l’intégration de cette technologie biométrique sur les appareils électroniques grand-public et/ou portables (du type PDA ou téléphone cellulaire) qui utilisent des optiques standard. Le succès de l’iris dans ce secteur de marché repose donc, entre autres, sur la faisabilité d’un système optique faible-coût, qui soit plus convivial et multiusages (possibilité d’acquérir une image d’iris ou de paysage) vis à vis de l’utilisateur.

Figure 18 : Reconnaissance d’Iris

226

3. Prospective L’évolution des technologies micro-électroniques permet de développer dans un seul circuit une grande partie des fonctionnalités d’un système. On assiste donc à une convergence d’intégration dans un même équipement (jeux, assistants personnels, lecteurs audio ou vidéo) des fonctions numériques, analogiques (RF ou pas) et des fonctions de communication. Il est acquis que cette évolution doit fortement s’intensifier à court terme. Dans le domaine des systèmes sur puce nous nous confrontons à un verrou important : en effet si la technologie silicium croît de 50% par an (loi de Moore), il n'en est pas de même en ce qui concerne le savoir faire en conception de systèmes qui lui ne croît qu'approximativement de 20% par an. A titre d'exemple la réalisation d'un système sur puce nécessite à ce jour plusieurs centaines d'hommes par an. Si on extrapole ces données dans une dizaine d'années, les algorithmes seront donc de plus en complexes, la puissance de traitement sera accrue, la consommation sera un facteur majeur de la conception d'un système sur puce. Afin de répondre à l'ensemble de ces problèmes les estimations réalisées avec le savoir faire actuel montre que plusieurs milliers (voir dizaine de milliers) hommes par an pour concevoir de tels systèmes seront nécessaires. Il est donc indispensable dès maintenant de contrecarrer cet effet en jouant sur plusieurs paramètres essentiels. Les enjeux scientifiques des prochaines années seront sans doute orientés vers la science des Nanotechnologies ou des technologies émergentes. Des défis importants, que cela soit en conception, en modélisation ou méthodologie sont à relever afin de faire face à cette complexité croissante. Des liens de plus en plus étroits s’établissent entre des communautés scientifiques différentes, aussi bien sur les aspects technologiques qui sont inéluctables, que sur des aspects mathématiques et informatiques qui sont de plus en présents dans le monde de la conception de circuits et systèmes numériques. Cet accompagnement vers la miniaturisation ne pourra pas se faire sans des collaborations académiques et industrielles étroites. Les liens actuels se renforcent et s’institutionnalisent, dans le cadre d’actions communes avec la région PACA et notamment dans le cadre du pôle de compétitivité mondiale « solutions communicantes sécurisées », les partenariat avec les leaders de ce pôle que sont ATMEL et STM représentent déjà actuellement près d’une dizaine de financements de thèses et devrait s’accentuer dans les années à venir. Cet axe « sécurité » est en pleine émergence au sein du projet et devrait constituer dans le futur un axe transversal au sein du laboratoire, requièrant des compétences multiples et complémentaires. Des collaborations fortes engagées avec différents laboratoires et des grands groupes industriels de rang international ont permis en 2002 de créer et de mettre en œuvre le projet « faible consommation » au travers du projet Européen MARLOW. Une volonté forte des chercheurs à participer aux programmes européens est ancrée, ainsi deux projets européens sont actuellement en cours d’expertise par la communauté européenne. Au niveau national, les collaborations scientifiques et la reconnaissance des chercheurs ont permis de formaliser des projets scientifiques dans le cadre des ACI, GDR ou co-tutelles de thèse. Cette contribution se renforcera dans le cadre des projets ANR (un projet ANR labellisé en 2005), mais aussi par le pilotage de GDR (notamment dans le GDR SoC-SiP, si celui-ci est labellisé par le CNRS). Le projet « conception de circuits et systèmes intégrés », de part ses thématiques de recherche et les résultats scientifiques se positionne clairement dans un contexte national et international en pleine mutation technologique en renforçant ses activités actuelles mais proposant aussi de nouvelles orientations dans le domaine de la conception de circuits et systèmes intégrés.

3.1. Conception de Microsystèmes et rétine CMOS

En terme de valorisation et dans le cadre de l’axe de recherche sur la conception de microsystèmes, les travaux aboutis de Norbert Dumas sur la boussole, associés aux résultats d’Aboubacar Chaehoi concernant les accéléromètres thermiques nous conduisent aujourd’hui à envisager de participer à un consortium qui se met en place et qui pourrait nous permettre de transférer nos résultats. Un projet

227

Eurimus est en cours de montage avec des partenaires industriels (Eureva, ST) et académiques (Université d’Aix-la-Chapelle, Allemagne). Une collaboration avec Philips (site de Caen) est aussi envisagée afin d’étudier la possibilité de contrôler la qualité de la cavité d’un microsystème pour ensuite permettre une auto calibration du système. Ce projet a fait l’objet d’un dépôt à l’ANR dans le cadre du programme PNANO. Les partenaires sont Philips Caen (porteur), l’IEF, l’IXL, la société NOVAMEMS, le LETI et le LIRMM. D’autre part, la thèse d’Olivier Leman démarre cet automne 2005 dans le cadre d’une Bourse Docteur-Ingénieur du CNRS. Il va consacrer ses travaux aux interfaces électroniques pour capteurs inertiels sur CMOS avec pour objectif de réaliser un accéléromètre 3 axes sur CMOS et de développer des techniques de test adaptées aux contraintes du test en volume (en liaison avec le projet test de circuit et de systèmes intégrés). En ce qui concerne la conception de rétine CMOS, ce projet a atteint son terme il n’a, pour l'instant, de développements justifiant la mise en place d'une nouvelle thèse. Ceci ne signifie aucunement que ce thème de recherche soit, pour nous, en voie d'extinction. Deux éléments sont à prendre en compte : tout d'abord le stage postdoctoral de Fabrice Gensolen qui débutera en décembre 2005 et au cours duquel il travaillera, dans la continuité de sa thèse, au développement de détecteurs élémentaires de mouvement ; et d'autre part la reprise des activités du groupe de travail du GDR ISIS sur les rétines après le colloque READ 2005 qui a permis de faire un tour d'horizon de la recherche, en France, sur les rétines électroniques.

3.2. Conception de circuits

Il est clair qu’une réflexion approfondie sur l’utilisation de technologies émergentes ou spécifiques est un point important de l’action conception de circuits. Par exemple dans le cadre des études menées sur la protection des Systèmes sur Puce (SOC) contre les décharges électrostatiques, domaine en forte liaison avec le monde industriel, les perspectives de recherche concernent les problèmes que rencontrent nos partenaires à savoir :

• la protection des circuits intégrés sur SOI. La présence d’une couche d’isolation électrique provoque aussi une isolation thermique. Le volume permettant de dissiper l’énergie apportée par une décharge électrostatique est donc réduit par rapport aux technologies sur substrat massif (« bulk »). Il s’agira de proposer et d’évaluer des structures de protection permettant de répartir la dissipation d’énergie de manière uniforme pour éviter l’apparition de points chauds aux effets destructeurs.

• la protection des SoC aux attaques de type ESD. Nous avons ici une double problématique. D’une part, la décharge de type CDM qui considère que le circuit est chargé électrostatiquement et se décharge par contact unipolaire avec la masse. Il est alors nécessaire de développer et de valider des modèles permettant de prédire les chemins de décharge afin d’estimer lors du design la tenue d’un CI. D’autre part, la présence dans un même SoC de modules indépendants qui peuvent faire transiter l’énergie qu’ils ont stockée au travers d’un seul plot. Il s’agira alors d’évaluer la stratégie de protection afin d’éviter les surtensions dévastatrices induites par la mise en série de structures de protection.

• avec notre partenaire Atmel, nous continuerons notre collaboration dans le cadre d’une thèse CIFRE afin de leur permettre d’atteindre des niveaux de protection corrects.

Un deuxième exemple concerne la conception de différents circuits en technologie TBH InP en logique ECL en recherchant toujours la performance maximale. D’une part, les résultats présentés permettent de valider des circuits clés tels que le diviseur statique, le doubleur de fréquence et la fonction logique XOR à de forts débits. D’autre part, leurs performances bien situées par rapport à l’état de l’art nous permettent d’envisager leur utilisation dans des circuits dont l’architecture serait plus complexe pour des applications dans les futurs systèmes de télécommunications optiques à 40 Gb/s. C’est d’ailleurs le cas pour le XOR qui vient d’être utilisé comme cellule de base d’un détecteur de phase numérique de type Alexander dans l’optique de la réalisation d’une CDR toute intégrée. Dans ce contexte de conception de circuits hautes performances, l’étude concernant la conception de PLL en vue d'un fonctionnement sur une large gamme de fréquence a été réalisée en aboutissant sur l’analyse précise des variations de bruit de phase dans les VCOs en anneaux à 3 étages. Ce type de

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VCO est en effet à la fois rapide et capable de fonctionner sur de larges gammes de fréquence. L'étude se base sur les effets de 3 paramètres sur le bruit de phase : fréquence de fonctionnement, amplitude des oscillations, et courant consommé. Une PLL large bande (200MHz-800MHz) basée sur ce principe a déjà été implémentée sur circuit ATMEL en technologie 0,13microns. L’autre étape concernera la conception d’une Pompe de Charge à courant adaptatif. Cette Pompe de Charge doit être capable d'adapter son courant de pompe quel que soit le rapport de multiplication de la PLL, permettant ainsi de garder des paramètres de boucle (amortissement, bande passante) constants quelle que soit la fréquence de fonctionnement de la PLL. Une étude sur les architectures de compteur en Y, qui permettent de transformer le diviseur de fréquence en moniteur de fréquence, vient de débuter. Toujours dans le même esprit, à savoir la conception de circuits particuliers, la conception d’un générateur aléatoire (RNG) est en cours. Si les résultats en termes de propriétés statistiques du générateur sont satisfaisants, vu la nouveauté de l'architecture et le fort intérêt de l'industrie pour ce type de générateur, nous ferons une demande de brevet CNRS afin de valoriser au mieux ce travail de recherche. En ce qui concerne la conception de circuits durcis aux radiations cette activé à évoluer vers la modélisation de la vulnérabilité des systèmes intégrés aux attaques (type DFA). Pour l’activité conception de circuits analogiques faibles courant, elle s’est arrêtée début 2003 par la fin du contrat avec la société STMicroélectronique. Cependant, la conception analogique est largement présente dans les différents projets (TCSI, CCSI ou DEMAR), notamment en ce qui concerne les chaînes de traitement de l’information (capteurs, microsystèmes, rétines, etc.)

3.3. Modèles, méthodes & outils pour la conception de circuits

Quelque soit le niveau d’abstraction dans le flot de conception, la vérification et la modélisation deviennent des points clefs dans la conception de circuits et systèmes intégrés. Ainsi à haut niveau, il est clair que, même si la vérification formelle joue un rôle de plus en plus prépondérant dans le flot de synthèse de circuits, à l'heure actuelle tous les problèmes sont loin d'être résolus (vérification de machines d'états complexes, problèmes de représentation, de temps de calcul, etc. pour n'en citer que quelques uns) et les outils commerciaux ne répondent pas aux attentes des concepteurs. A ce jour nous ne nous sommes confrontés qu'aux techniques de preuve d'équivalence qui doivent être complétés par les techniques de preuve de propriété en particulier de façon à vérifier la cohérence de la spécification d'un circuit. Cette thématique nous semble fondamentale à faire émerger dans un avenir proche. Bien plus bas dans le flot de conception, la modélisation des phénomènes physiques est primordiale, soit pour proposer des règles de conception robustes, soit pour être insérée dans des outils de CAO, automatisant les flots de conception bas niveau. En effet la croissance du nombre de niveaux de métallisation (certaines technologies proposent jusqu'à 12 niveaux) et la disposition de ces lignes induisent des sources de phénomènes parasites pouvant être catastrophique pour les circuits. Par exemple, dans le cadre de la modélisation des interconnexions et des phénomènes parasites associés l’étude des lignes couplées, proposant une équivalence entre lignes couplées et ligne simple dans le cas de toutes les commutations possibles des entrées est une étape nécessaire. L’objectif est de vérifier l’unicité des lois trouvées pour la ligne simple pour les lignes couplées et ce, quelle que soit la configuration du vecteur d’entrée. Si les équivalences sont simples à déterminer dans le cas où les signaux sont parfaitement symétriques et lorsqu’ils commutent au même instant, il n’en est pas de même dans le cas de la dissymétrie des plans P et N des buffers d’entrée et lorsque les signaux ne commutent plus au même instant. L’équivalence du « pire-cas » est alors différente et nous travaillons actuellement à déterminer l’influence de ces paramètres. Une étude similaire sera ensuite faite sur la quantification de l’augmentation de la tension de crosstalk due à l’inductance ainsi que sur la gamme de longueur concernée. Une synthèse sera alors effectuée pour analyser les conséquences des effets inductifs à la fois sur les performances temporelles et sur la tension parasite de crosstalk générée en fonction du vecteur d’entrée. De même, les travaux en collaboration avec les équipes d’électromagnétisme ouvrent de nombreuses perspectives de simulation rigoureuse d’interconnexions complexes en incorporant l’ensemble des

229

phénomènes physiques, électromagnétiques, qui ne peuvent plus être négligés pour les technologies émergentes. Toujours dans le même ordre idée, l’assignement technologique faible puissance pour l’optimisation de performances est à prendre en compte au plus tôt dans la conception d’un circuit. Les objectifs poursuivis sont de permettre une caractérisation et une utilisation optimale des technologies pour réaliser des fonctions logiques, d'assurer les conditions de portabilité de fonctions sur différentes technologies et de définir les conditions optimales d'utilisation des différents éléments d’un circuit. Ainsi, il est donc nécessaire de généraliser les méthodes de buffererisation connues et appliquées sur des tailles réduites de blocs et de chemin sur l’ensemble d’un circuit. Un des objectifs est la prise en compte dans un outil de CAO de ces éléments. Notre but est d'appliquer les stratégies développées à la fois sur les chemins courts (optimisation de puissance) et sur les chemins longs (optimisation de vitesse), afin de définir le meilleur compromis vitesse-puissance. L'objectif poursuivi est d'obtenir, à partir de la formulation explicite des termes de dissipation de puissance, des critères de conception permettant l'exploration de l'espace d'optimisation sous contraintes de faible puissance. Le traitement des portes complexes (ANDORI) doit permettre la définition de nouvelles méthodologies d'optimisation en vitesse et puissance, notamment des chemins combinatoires. Compte tenu des contacts pris avec différents groupes industriels, il apparaît porteur d’étendre nos résultats à la définition et la caractérisation de bibliothèques et surtout de considérer l’utilisation de l’outil pour des modèles de retard statistiques dans le domaine des technologies nanométriques. En effet, un autre enjeu scientifique concerne les dispersions technologiques qui ont de plus en plus d’impact sur les performances et la conception de circuits et de systèmes intégrés, nous initions dans le cadre d’un accord de partenariat avec STMicroelectronic une méthode d’analyse statistique des performances permettant d’évaluer durant la conception l’impact des dispersions technologiques. Parallèlement des travaux s’engagent avec la société Infineon sur l’analyse statistique des mécanismes de défaillances des mémoires SRAM basse tension afin de définir des méthodes permettant de minimiser l’impact des dispersions sur le rendement. Enfin, une collaboration avec la société Cadence et le laboratoire L2MP (Université de Marseille) se met en place. Le projet TYM (Timing yield Modelling) fruit de cette collaboration a pour objectif de développer des méthodes robustes permettant d’estimer à priori le rendement d’un circuit (notion de « Selling point »). La conception robuste de circuits et systèmes intégrés est un axe en plein essor, ainsi la conception de circuits sécurisés fait partie de cette préoccupation. Il s’agit notamment de proposer des (micro)architectures robustes aux agressions extérieures pouvant mettre en péril la sécurité du système. Nous comptons étudier la résistance des circuits asynchrones double rail aux attaques s’appuyant sur des analyses différentielle des émissions électromagnétiques. Nous espérons démontrer que l’utilisation d’unités arithmétiques et logiques ayant un comportement dépendant fortement des entrées appliquées, constitue une solution à considérer lors de la conception de circuits dédiés au chiffrement de l’information. Dans un contexte assez proche, notamment dans le cadre des circuits sécurisés, il est intéressant de caractériser et d'évaluer de la sensibilité des différents éléments d'une bibliothèque pré-caractérisée aux attaques du type DFA. L'étape suivante, envisagée dans le cadre d'une autre thèse, consistera à construire un simulateur permettant d'évaluer la sensibilité globale d'un circuit à des agressions extérieures.

3.4. Architectures flexibles

Dans le contexte du calcul spatial, et motivé par les problèmes de scalabilité et également par les problèmes soulevés quant à la programmation des architectures reconfigurables, où il devient de plus en plus difficile de prévoir une configuration pour chaque scénario pouvant intervenir en phase de fonctionnement, les recherches s’orientent actuellement vers la piste de systèmes qui s’adaptent à leur environnement à l’image des organismes vivants (notion de développement par exemple). La figure 6 illustre le principe de duplication envisagé, où, dans un contexte de réseau à commutation de paquets, chaque élément de traitement prend en charge un processus faisant partie de l’application décrite sous forme de graphe de tâches. Si, à un instant donné, les performances s’avèrent

230

insuffisantes, ce cœur à l’opportunité d’effectuer une requête de manière autonome, et si l’un de ses voisins accepte la tâche, ils se partageront la charge de traitement. Une thèse a démarré en octobre 2005 sur ce sujet.

Figure 6 : Le principe de développement mis en oeuvre

En ce qui concerne les recherches menées dans le cadre de l’intégration technologique, les prochaines étapes concernent d’une part la validation d’un µFPGA utilisant des éléments magnétiques pour stocker la configuration et permettant aussi la reconfiguration dynamique et d’autre part d’étendre et de généraliser la méthode et l’architecture mise en place à d’autres types de (nano)technologies. Nous espérons à terme proposer une architecture de FPGA complète et innovante, des premières discussions sont en cours avec notamment la société XILINX. Un des aspects importants des éléments magnétiques réside dans la non-volatilité. Cette non-volatilité est de plus en plus utilisée au sein de SoC, depuis Janvier 2005 nous avons démarré une thèse CIFRE avec la société ATMEL sur l’optimisation de l’utilisation des mémoires non-volatiles (type FLASH) au sein des SoC. Dans le contexte des architectures sécurisées, nous envisageons dans un premier temps avec la société STM de valider par prototypage et éventuellement sur silicium les mécanismes mis en jeu dans le système E-ICE ; et dans un deuxième temps de focaliser les recherches en cours sur des approches alternatives augmentant la robustesse des systèmes développés par le biais d’utilisation de logique reconfigurable au sein même du microprocesseur. En particulier, le changement dynamique du transcodage mnémonique vers instruction assembleur apparaît comme une perspective intéressante rendant impossible la génération d’un code sans disposer de la clé de génération. Une autre étude vient de démarrer dans le cadre d’une thèse CIFRE toujours avec la société STMicroelectronics, dont le contexte et l’utilisation de FPGA embarqué au sein des circuits sécurisés pour renforcer la sécurité du système. Il s’agit ici d’une part de sécuriser la configuration du FPGA, pour assurer la confidentialité et l’intégrité des données, mais aussi utiliser le FPGA comme un moyen supplémentaire pour proposer des contres-mesures efficaces vis-à-vis d’agressions extérieures (voire intrusive). Finalement fort de cette activité et de l’acquisition de ces compétences dans le domaine des circuits sécurisés, un projet ANR (programme non thématique) vient d’être labellisé : projet ICTER Les Technologies Reconfigurables : intégrité et confidentialité des informations. Dans ce contexte, l’objectif de ce projet est d’analyser les potentialités, en termes sécuritaires, des plateformes matérielles reconfigurables et plus précisément (a) de proposer des méthodes d’intégration des primitives cryptographiques, et (b) de définir la plateforme reconfigurable permettant d’implanter au mieux ces algorithmes tout en respectant la confidentialité et l’intégrité des informations. Pour le dernier axe de cette action, à savoir l’adéquation alogrithme architecture pour le traitement d’image, le projet biométrie est arrivé à son terme. Cependant, une nouvelle collaboration sur

01 11 21

02 12 22

00 20

P1

10

Le CFB(0,0) émet une requête de duplication

Flux d’entrée

Flux de sortie

Flux de configurations

Flux de données

P1’

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02 12 22

00 20

P1

10

Duplication

Le CFB(1,0) accepte; CFB(0,0) lui envoie alors le programme concerné

Flux d’entrée

Flux de sortie

Flux de configurations

Flux de données

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l’adéquation algorithme architecture pour le traitement d’image est initialisé avec l’Université de Sydney et le département robotique du LIRMM. L’objectif sera d’étudier et de déterminer une architecture temps réel permettant, à l’aide de capteurs d’images (CCD ou rétine CMOS) le positionnement de drone volant.



NOM Prénom (Financement) Titre Durée Date de

Soutenance Devenir

Sassatelli Gilles (MRT)

Architectures Reconfigurables Dynamiquement pour les Systèmes sur

Puce 3 ans 04-avr-02 CR CNRS LIRMM

Pelissier Gilles (CIFRE

STMicroelectronics)

Méthodologies de Conception Conjointe Logicielle et Matérielle 3 ans 08-juin-02 Ingénieur

STMicroelectronics

Laville Sébastien (CIFRE

STMicroelectronics)

Contrôle de Performance de Circuits Analogiques après la Mise en Boîtier 3 ans 11-oct-02 Ingénieur

STMicroélectronics

Dutertre Jean Max (MRT) Circuits Reconfigurables Robustes 3 ans 30-oct-02 Enseignant

secondaire

Beroulle Vincent1 (MRT)

Conception et Test de Microsystèmes Monolithiques

CMOS piezoresistifs : Application à un Capteur de Champ Magnétique

3 ans 31-oct-02 MCF ESISAR – INPG Grenoble

Papaix Caroline (CIFRE Atmel)

Optimisation des Performances des Mémoires EEPROM Embarquées 3 ans 15-nov-02 Ingénieur Atmel

Rahajandraibe Wince (Contat

STMicroelectronics)

Contribution à l’Optimisation de Performances des Références de

Tension Bandgap 3 ans 27-nov-02 MCF Univ.

Marseilles

Picot Fabrice (CIFRE Atmel)

Contribution à l’Optimisation d’un Flot de Conception Submicronique à Base

de Cellules Pré-Caractérisées 3 ans 12-dec-02 Ingénieur Atmel

Delauche Fabien (Contrat MEMSCAP)

Optimisation Statistique du Rendement Paramétrique de Microsystèmes

(MEMS) 3 ans 23-mai-03 Ingénieur Memscap

Landrault Alexis (CIFRE Infinéon)

Contribution à la Génération Physique de Circuits CMOS basée sur le Concept de Cellules Virtuelles

3 ans 10-oct-03 MCF Univ ; Clermont Ferrand

Pellier Ludovic (CIFRE Infinéon)

Contribution à la Génération Physique de Circuits CMOS basée sur le Concept de Cellules Virtuelles

3 ans 10-oct-03 Ingénieur Infinéon

1 50% projet TCSI – 50% projet CCSI

232

Tisse Christel Loic (CIFRE

STMicroelectronics)

Contribution à la Vérification Biométrique de Personnes par

Reconnaissance de l’Iris 3 ans 28-oct-03 MCF Université

Sydney, Australie

Navarro David (MRT)

Architecture et Conception de Rétines CMOS : Application à la Mesure du Flot

Optique 3 ans 17-oct-03 MCF Univ. Lyon

(ECL)

Caillard Benjamin (Contrat

Stmicroelectronics)

Le Thyristor Parasite en Technologie CMOS : Application à la Protection

contre les Décharges Electrostatiques 3 ans 27-oct-03 MCF Univ.

Bordeaux 1

Michel Xavier (MRT)

Contribution à l’Optimisation Automatique de Circuits Digitaux

CMOS Submicroniques 3 ans 11-déc-03 Ingénieur

STMicroelectronics

Richard Alexandre (CIFRE Infinéon)

Contribution à l'Implémentation d'un Flot de Conception de Circuits Intégrés

basé sur une Bibliothèque Virtuelle 3 ans oct 03 Ingénieur Infinéon

Rahim Solaiman (CIFRE Synplicity)

Techniques Formelles pour la Preuve d’Equivalence de Circuits Séquentiels 3 ans 05-Juil-04 Ingénieur Synplicity,

US

Benoit Pascal (MRT)

Architectures des Accélérateurs de Traitement Flexibles pour les Systèmes

sur Puce 3 ans 11-oct-04 MCF Univ.

Montpellier II

Omédes Olivier (CIFRE Cadence)

Etude de la Distribution des Contraintes Temporelles dans un Flot de

Conception Hiérarchique de Circuits Intégrés

3 ans 19-oct-04 Ingénieur Cadence

Lopez Alain (MRT)

Réduction de Crosstalk, Fenêtre Inductive et Modèles Equivalents de Lignes de Transmission Couplées

3 ans 13-dec-04 Ingénieur Philips, NL

Perez Renaud (CIFRE IROC)

Contribution à la Définition des Spécifications d’un Outil d’Aide à la

Conception Automatique de Systèmes Electroniques Intégrés Robustes

3 ans 17-dec-04 Ingénieur IROC

Verle Alexandre (MRT)

Développement d’une Méthode de Distribution de la Contrainte Temporelle sur les Circuits Combinatoires CMOS

3 ans 09-sept-05 Post doc , TIMA - Grenoble

Chaehoi Aboubacar (MRT – UFI)

Conception et modélisation de MEMS monolithic CMOS en technologie

FSBM: Application aux accéléromètres

3 ans 12-oct-05 -

Dumas Norbert2 (BDI CNRS)

Contribution à la conception et au test de microsystèmes monolithiques :

application à une boussole électronique

3 ans 20-oct-05 Post Doc – Univ Lancaster.

Riso Séverine (MRT)

Evaluation des paramètres architecturaux des réseaux sur puce 3 ans 28-nov-05 Ingénieur R&D

Texas Instrument

4.2. HDR

• L. Torres. Contribution à la Conception, la Modélisation et la Reconfiguration des Systèmes Intégrés Logiciels/Matériels. Date Soutenance : 14/11/2002


233

• G. Cathebras. Contributions aux architectures et méthodes de conception collaboratives des circuits intégrés réalisés en technologie CMOS. Date de Soutenance : 12/12/2005

4.3. Publications


Auvergne D., Maurine P., Azemard N., Modeling for Designing in Deep Sub-Micron Technologies - CPR Press, Low-Power Electronics Design, 2004. Benoit P., Sassatelli G., Torres L., Cambon G., Robert M., Demigny D., Metrics for Digital Signal Processing Architectures Characterization: Remanance and Scability, Kluwer. - Computer Systems: Architectures Modeling and Simulation, 2004, pp. 128-137.

Edition d’ouvrages3 - Audience internationale

Renovell M., Kajihara S., Ai-Bahadly I., Demidenko S. DELTA'02: International Workshop on Electronic Design, Test and Applications - IEEE Computer Society, ISBN: 0-7695-1453-3 - 517 pages, 2002. Glesner M., Zipf P., Renovell M. – FPL'02: Field-Programmable Logic and Applications, Springer, ISBN: 3-540-44108-5 - 1187 pages - 2002, Lecture Notes in Computer Science, Vol. 2438. Robert M., Rouzeyre B., Piguet C., Flottes M.L., SoC Design Methodologies, Springer, ISBN: 1-4021-7148-5 – 496 pages, 2002, Series: IFIP International Federation for Information Processing, Vol. 90. Girard P., Journal of Low Power Electronics, ASP: American Scientific Publishers, 2005, Vol. 1, n° 1. - 95 pages.


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350% Projet TCSI – 50% Projet CCSI

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Beroulle V., Bertrand Y., Latorre L., Nouet P., Micromachined CMOS Magnetic Field Sensors with Low-Noise Signal Conditioning, MEMS'02: 15th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems, 2002, pp. 256-259. Beroulle V., Latorre L., Dardalhon M., Oudea C., Perez G., Pressecq F., Nouet P., Impact of Technology Spreading on MEMS Design Robustness, 11th SoC Design Methodologies, 2002, pp. 241-251. V., Bertrand Y., Latorre L., Nouet P., Beroulle V., Evaluation of the Oscillation-Based Test Methodology for Micro-Electro-Mechanical Systems, VTS'02: 20th IEEE VLSI Test Symposium, 2002, pp. 439-444. Azemard N., Maurine P., Auvergne D., Feasible Delay Bound Definition, 11th SoC Design Methodologies, 2002, pp. 325-335. Aubreton O., Bellach B., Cathebras G., Gorria P., Lamalle B., Lew Yan Voon LFC., A Pattern Recognition System Based on a 100x100 Pixels Retina Fabricated in Standart 0.6 um, CMOS Technology, DATE'02: Design Automation and Test in Europe, 2002, p. 272. Rahajandraibe W., Auvergne D., Dufaza C., Cialdella B., Majoux B., Chowdhury V., Process Characterization for a Very Low Power High Temperature Stability Bandgap Reference Circuit, DCIS'02: 17th International Conference on Design of Circuits and Integrated Systems, 2002, pp. 637-642. Michel X., Azemard N., Auvergne D., Metric Definition for Buffer Insertion, DCIS'02: 17th International Conference on Design of Circuits and Integrated Systems, 2002, pp. 307-312. Maurine P., Azemard N., Auvergne D., Defining the Maximum Speed of CMOS Gate Library, DCIS'02: 17th International Conference on Design of Circuits and Integrated Systems, 2002, pp. 81-86. Beroulle V., Bertrand Y., Nouet P., Latorre L., On the use of an oscillation-based test methodology for CMOS micro-electro-mechanical systems, Design, Automation and Test in Europe, 2002, p. 1120.


Perrot R., Azemard N., Maurine P., Additionneurs RCA Data Dependent Micropipelines FTFC’05 : 5èmes Journées d’Etudes Francophones Faible Tension - Faible Consommation, 2005. - pp. 183-188. Landrault A., Verle A., Maurine P., Azemard N., Synthèse Physique et Optimisation des Performances au Niveau Transistor, FTFC’05 : 5èmes Journées d’Etudes Francophones Faible Tension - Faible Consommation, 2005, pp. 91-95. Razafindraibe A., Robert M., Maurine P., Méthode de Conception de Primitives Asynchrones Double Rail, FTFC’05 : 5èmes Journées d’Etudes Francophones Faible Tension - Faible Consommation, 2005, pp. 23-27. Verle A., Michel X., Maurine P., Azemard N., Protocole d'Optimisation de Circuit CMOS Orienté Basse Puissance, FTFC’05: 5èmes Journées d’Etudes Francophones Faible Tension - Faible Consommation, 2005, pp. 17-22. Verle A., Michel X., Maurine P., Azemard N., Auvergne D., Dimensionnement de Portes CMOS Sous Contrainte de Délai, FTFC'03: 4èmes Journées d'Etudes Francophones Faible Tension - Faible Consommation, 2003, pp. 111-117. Maurine P., Rigaud J.B., Bouesse F., Sicard G., Renaudin M., TAL : Une Bibliothèque de Cellules pour le Design de Circuits Asynchrones QDI, FTFC'03: 4èmes Journées d'Etudes Francophones Faible Tension - Faible Consommation, 2003, pp. 41-49. Michel X., Verle A., Azemard N., Maurine P., Auvergne D., Définition d'une Métrique d'Insertion de Buffers, FTFC'03: 4èmes Journées d'Etudes Francophones Faible Tension - Faible Consommation, 2003, pp. 131-136.

242

Lasbouygues B., Schindler J., Engels S., Maurine P., Azemard N., Auvergne D., Représentation Unifiée des Performances Temporelles d'une Bibliothèque de Cellules Standards, FTFC'03: 4èmes Journées d'Etudes Francophones Faible Tension - Faible Consommation, 2003, pp. 119-124. Aubreton O., Cathebras G., Lamalle B., Lew Yan Voon L.F.C., Lemaitre C., Masques Binaires pour Reconnaissance de Forme, READ'05: Rétines Electroniques, Asic-FPGA et DSP pour la Vision et le Traitement d'Images en Temps Réel, 2005, pp. 67-72. Estimation du Mouvement Global par Mesures Locales Périphériques / GENSOLEN F., CATHEBRAS G. MARTIN L. ; ROBERT M. - READ'05: Rétines Electroniques, Asic-FPGA et DSP pour la Vision et le Traitement d'Images en Temps Réel, 2005. - pp. 77-82.

Autres conférences - Audience internationale

Riso S., Torres L., Sassatelli G., Robert M., Moraes F.G., A Network on Chip with Quality of Service Supporting, SAME'05: Sophia-Antipolis Forum on MicroElectronics, 2005. Razafindraibe A., Robert M., Renaudin M., Maurine P., Asynchronous Dual rail Cells to Secure Cryptosystem Against Side Channel Attacks, 8th SAME'05: Sophia-Antipolis Forum on MicroElectronics, 2005. Chaehoi A., Latorre L., Mailly F., Nouet P., Experimental and Finite-Element Study of Convective Accelerometer on CMOS, EUROSENSORS'05: 19th European Conference on Solid-State Transducers, 2005. Dumas N., Latorre L., Nouet P., Offset and Noise Rejection Analysis in CMOS Piezoresistive Sensors, EUROSENSORS'05: 19th European Conference on Solid-State Transducers, 2005. Entringer C., Flatrese P., Salome P. ; Nouet P., Azaïs F., Comparison Between 0.13 µm PD-SOI Gated Diode and non Gated Diode through DC TCAD Simulations, EUROSOI'05: Proceedings EUROSOI Workshop, 2005. Landrault A., Azemard N., Maurine P., Robert M., Auvergne D., Automatic Layout Synthesis Based Performance Optimization, IWLS'04: 13th IEEE International Workshop on Logic Synthesis, 2004, pp. 80-85. Rahim S., Rouzeyre B., Torres L., Rampon J., Matching in the Presence of don't Cares and Redundant Sequential Elements for Sequential Equivalence Checking, HLDVT'03: High Level Design Validation and Test Workshop, 2003, pp. 129-135. Landrault A., Pellier L., Richard A., Jay C., Robert M., Auvergne D., A Fast Prototyping and IP Migration Strategy Using Transistor Level Synthesis, SAME'03: Sophia-Antipolis Forum on MicroElectronics, 2003 (6th Edition). Rahim S., Rampon J., Rouzeyre B., Torres L., Low Problem in Sequential Equivalence Checking, SAME'02: Sophia-Antipolis Forum on MicroElectronics, 2002, pp. 52-57, (5th Edition). J., Lopez A., Deschacht D., How to Minimize Crosstalk with Low-k Dielectrics, SAME'02: Sophia-Antipolis Forum on MicroElectronics, 2002, pp. 118-122 (5th Edition). Benoit P., Sassatelli G., Robert M., Torres L., Cambon G., Gil T., The Systolic Ring: A Scalable Dynamically Reconfigurable Core for Embedded Systems, SAME'02: Sophia-Antipolis Forum on MicroElectronics, 2002, pp. 85-90 (5th Edition).

Autres conférences - Audience nationale

Benoit P., Sassatelli G., Torres L., Robert M., Cambon G., Gestion Matérielle du Parallélisme pour les Architectures Reconfigurables à Grain Epais, JFAAA'05: Journées Francophones sur l'Adéquation Algorithme Architecture, 2005.

243

Bellach B., Lew Yan Voon L.F.C., Lamalle B., Cathebras G., Capteur Numérique d'Images Dédié à la Mesure de Vitesse de Phénomènes Lumineux, READ'05: Rétines Electroniques, Asic-FPGA et DSP pour la Vision et le Traitement d'Images en Temps Réel, 2005, pp. 99-105. Roubadia R., Ajram S., Cathebras G., Simulation du Bruit de Phase de la PLL basée sur un Modèle Petit-Signal, JNRDM'05 : 8èmes Journées Nationales du Réseau Doctoral de Microélectronique, 2005, pp. 140-142. Valette N., Torres L., Sassatelli G. Bancel F., Berard N., Intégration d'un Coeur Reconfigurable dans un Composant Sécurisé, JNRDM'05 : 8èmes Journées Nationales du Réseau Doctoral de Microélectronique, 2005, pp. 464-465. Razafindraibe A., Maurine P., Robert M., La Technologie Asynchrone QDI pour la Sécurité des Cryptosystèmes, JNRDM'05 : 8èmes Journées Nationales du Réseau Doctoral de Microélectronique, 2005, pp. 461-463. Benoit P., Sassatelli G., Robert M., Torres L., Cambon G., Gestion Matérielle du Parallélisme pour les Architectures Reconfigurables à Grain Epais, JFAAA'05: Journées Francophones sur l'Adéquation Algorithme Architecture, 2005, pp. 15-20. Pille G., Moreau Y., Galy J., WDM PHASAR pour la Génération de m-Séquences dans un Système OCDMA Spectral, JNOG'04: Journées Nationales d'Optique Guidée, 2004. Moreau Y., Pille G., Galy J., Guides Optiques à Section Transversale Quelconque : Un Calcul Scalaire et Vectoriel en Ligne, JNMO'04: Journées Nationales Microélectronique et Optoélectronique, 2004, pp. 161-162. G., Moreau Y., Galy J., Performances d'un Coupleur à Interférences Multimodes comme Codeur d'un Système CDMA/PILLE, JNRDM'04: 7ièmes Journées Nationales du Réseau Doctoral de Microélectronique, 2004 - p. 363. Cambon G., Robert M., Sassatelli G., Torres L., System On Chip (SOC) : Du Composant au Composant, Journées Nationales du GDR et RTP Nanoélectronique, 2004. Cathebras G., Dussausay S., Robert M., Maurine P., Conception et Modélisation de Briques Elémentaires CMOS, CNFM'04 : 8ème Journées Pédagogiques du Comité National de Formation en Microélectronique, 2004 - pp. 35-37. Latorre L., Cathebras G., Torres L., Introduction aux Outils CADENCE, CNFM'04 : 8ème Journées Pédagogiques du Comité National de Formation en Microélectronique, 2004, pp. 9-15. Robert M., Défi en CAO de Circuits et Systèmes Intégrés : Recherche, Formations, Métiers, CNFM'04: 8èmes Journées Pédagogiques du Comité National de Formation en Microélectronique, 2004 - pp. 31-37. Robert M., CAO des Circuits et Systèmes sur Puce : Etat de l'Art, Enjeux et Perspectives Scientifiques, Architectures d'Interfaces et Microcontrôleurs, Puissance en Electronique, 2004. Gensolen F., Cathebras G. Martin L., Estimation du Mouvement Global en Vue de son Intégration sur Silicium, JNRDM'04 : 7ièmes Journées Nationales du Réseau Doctoral de Microélectronique, 2004. El Bouazzati K., Legier J.F., Paleczny E., Seguinot C., Deschacht D., Les Interconnexions cuivre sont-elles un verrou technologique majeir pour les circuits ULSI du futur utilisant la technologie ultime ? Analyse électromagnétique et performances, Telecom’03 et JFMMA’03. Moreau Y., Pille G., Brillouet N., Perrot S., Galy J., Coudray P., Etienne P., L'Accès Multiple dans la Communication Optique : du WDM au CDMA, JNOG'03: Journées Nationales d'Optique Guidée, 2003 - pp. 255-258.

244

Navarro D., Cathebras G., Calcul de l'Estimation du Mouvement Intégré dans un Capteur d'Images CMOS, JNRDM'03 : 6ièmes Journées Nationales du Réseau Doctoral de Microélectronique, 2003 - pp. 489-491. Cathebras G., Navarro D., Calcul Instantané d'une Transformée Spatiale d'Image pour l'Estimation du Mouvement par Recherche de Blocs de Pixels - JFAAA'02: Journées Francophones sur l'Adéquation Algorithme Architecture, 2003. Michel X., Verle A., Maurine P., Azemard N., Auvergne D., Metric Definition for Circuit Speed Optimization, IWLS'03: 12th IEEE International Workshop on Logic Synthesis, 2003. Bernard S., Azaïs F., Comte M., Bertrand Y., Renovell M., Automatic Generation of LH-BIST Architecture for ADC Testing, IWADC'03: IEEE International Workshop on ADC Modelling and Testing, 2003, pp. 7-12. Benoit P., Sassatelli G., Torres L., Robert M., Cambon G. Demigny D., Comparaison d'Architectures Dédiées au Traitement Numériques des Données : du Processeur aux Architectures Reconfigurables, RenPar'15: Rencontres Francophones en Paralllélisme, CFSE'3: Conférence Française sur les Systèmes d'Exploitation, SympAAA'03: Symposium en Architecture et Adéquation Algorithme Architecture, 2003 - pp. 322-326. Dumas N., Latorre L., Nouet P., Amplificateur CMOS Faible Bruit pour Micro Capteur MEMS, TAISA'03: Traitement Analogique de l'Information, du Signal et ses Applications, 2003, pp. 71-74. El Bouazatti K., Legier J.F., Paleczny E., Seguinot C., Deschacht D., Modélisation d'Interconnexions Cuivre Submicroniques VLSI en Présence des Niveaux Environnants à Pertes, 13èmes Journées Nationales Microondes, 2003. Caillard B., Protection contre les Décharges Electrostatiques à l'Aide de Thyristors en Technologie CMOS Submicronique, JNRDM'03 : 6ièmes Journées Nationales du Réseau Doctoral de Microélectronique, 2003 - pp. 253-255. Benoit P., Sassatelli G., Torres L., Robert M., Cambon G., Comparaison des Architectures Dédiées au Traitement des Données Numériques, JNRDM'03 : 6ièmes Journées Nationales du Réseau Doctoral de Microélectronique, 2003 - pp. 115-117. Brehonnet P., Tanguy N., Le Gouguec T., Martin P.M., Vilbe P., Calvez L.C., Deschacht D., Huret F., Modélisation Electromagnétique des Circuits Numériques Avancés et Mixtes du Type SOC : Une Technique de Réduction de Modèles pour la Simulation Complète d'un Système sur Puce, 13èmes Journées Nationales Microondes, 2003. Navarro D., Cathebras G., Cambon G., Intégration de la Transformée de Census dans un Circuit de Vision CMOS, JNRDM'02 : 5ièmes Journées Nationales du Réseau Doctoral de Microélectronique, 2002. Bellach B., Aubreton O., Lamalle B., Lew Yan Voon LFC., Cathebras G., Gorria P., Rétine Vidéo Rapide Réalisée en Technologie CMOS, JNRDM'02 : 5ièmes Journées Nationales du Réseau Doctoral de Microélectronique, 2002. Dardalhon M., Dzeukou M.O., Beroulle V., Latorre L., Nouet P., Perez G., Oudea C., Impact of Environmental Parameters on CMOS MEMS Structures, CANEUS'02, 2002. Robert M., Systèmes Microélectroniques Complexes sur Puce (SoC), CNFM'02 : 7èmes Journées Pédagogiques du Comité National de Formation en Microélectronique, 2002. Torres L., Lepinay P., Robert M., Cathebras G., Une Nouvelle Opération au CNFM : Le Programme SoC (Système sur Puce), CNFM'02 : 7èmes Journées Pédagogiques du Comité National de Formation en Microélectronique, 2002 - pp. 67-70.

245

Benoit P., Sassatelli G., Torres L., Gil T., Cambon G., Robert M., Caractérisation et Comparaison d'Architectures Reconfigurables Dynamiquement, Un Exemple : Le Systolic Ring, JFAAA'02: Journées Francophones sur l'Adéquation Algorithme Architecture, 2002 - pp. 30-34. Caillard B., Azaïs F., Nouet P., Salome P., Dournelle S., Protection contre les ESD : Caractérisation et Modélisation de Thyristors Parasites - EOS/ESD/EMI Workshop, 2002. Rahajandraibe W., Dufaza C., Auvergne D., Cialdella B., Majoux B., Chowdhury V., Méthode de Caractérisation Dédiée aux Applications à Faible Courant de Fonctionnement, 3ème Colloque du GDR CAO de Circuits et Systèmes Intégrés, 2002. - pp. 133-136. Navarro D., Cathebras G., Cambon G., Régime d'Acquisition du Flot Optique : Intégration de la Transormée de Census, 3ème Colloque du GDR CAO de Circuits et Systèmes Intégrés, 2002 - pp. 93-96. Michel X., Maurine P., Azemard N., Auvergne D., Evaluation et Optimisation de Chemins Combinatoires, 3ème Colloque du GDR CAO de Circuits et Systèmes Intégrés, 2002 - pp. 173-176. Benoit P., Sassatelli G., Robert M., Torres L., Cambon G., Gil T., Architectures Reconfigurables Dynamiquement pour Applications TSI, Colloque du GDR CAO de Circuits et Systèmes Intégrés, 2002 - pp. 67-70. Azaïs F., Caillard B., Nouet P., Salome P., Caractérisation et Modélisation de Thyristors Parasites en Technologie CMOS Fortement Submicronique, 3ème Colloque du GDR CAO de Circuits et Systèmes Intégrés, 2002 - pp. 137-140. Aubreton O., Bellach B., Lamalle B., Cathebras G., Gorria P., Lew Yan Voon LFC, Traitement d'Images : La Solution Rétines - CNRIUT'02: Colloque National sur les Recherches en I.U.T., 2002 - pp. 71-76.


Latorre L., Design of a CMOS Micro Compass, 2nd PATENT-DfMM Summer School, 2005. Benoit P., Sassatelli G., Torres L., Demigny D., Robert M., Cambon G., Metrics for Reconfigurable Architectures Characterization: Remanence and Scalability, SAMOS'03: Systems, Architecture, Modeling and Simulation, 2003 - pp. 128-137.


Torres L., Circuits Reconfigurables : Passé, Présent, Futur, Ecole thématique Architecture des Systèmes Matériels Enfouis et Méthodes de Conception Associées, 2005.

Sassatelli G., National Initiatives, Architectures reconfigurables et réseaux de communication sur silicium, Inria Futur, 2004.

Riso S., Torres L., Sassatelli G., Robert M. Moraes F.G.Réseau d'Interconnexion pour les Systèmes sur Puce : le Réseau HERMES / - SCS'04: Signaux, Circuits et Systèmes, 2004. - pp. 35-40. Robert M., Systèmes Microélectroniques Complexes sur Puce (SOC) : Du Circuit à la Plateforme, Colloque "Conception Numérique Intégrée : Hardware&Software" Intertronic'03, 2003. Robert M., La Recherche dans les Micro et Nanotechnologies : Du Nanoobjet au Système, Journée du Département STIC du CNRS, 2003. Robert M., Circuits et Systèmes Microélectroniques Complexes : Modélisation et Calcul Scientifique, Académie des Technologies, 2003.

246

4.4. Brevets

Sassatelli G., Torres L., Robert M., Cambon G., Galy J., Benoit P., Brevet Architecture de Transport de Données en Anneau comprenant un Réseau de Rétropopagation, 2002. Sassatelli G., Torres L., Robert M., Cambon G., Galy J., Benoit P., Architecture de Calcul Logique comprenant plusieurs Modes de Configuration, 2002. Azaïs F., Caillard B., Dournelle S., Nouet P., Salome P., Smart Triggered Multifinger SCR (STMSCR), 2002. Gensolen F., Martin L., Cathebras G., Procédé de Capture d'Images comprenant une Mesure de Mouvements Locaux, 2005.

247

Test des Circuitset Systèmes Intégrés (TCSI)

CONTACT : F. Azaïs

Composition de l’équipe Permanents :F. Azaïs 70% (CR)S. Bernard 40% (CR)Y. Bertrand 60% (PR)M. Comte (MCF depuis 09/04)M.L. Flottes (CR)

P. Girard (DR)C. Landrault (DR)L. Latorre 10% (MCF)F. Mailly 50% (MCF depuis 09/05)P. Nouet 30% (PR)

S. Pravossoudovitch (PR)M. Renovell (DR)B. Rouzeyre 90% (PR)A. Virazel (MCF)

1ère inscription en 2002 : D. Martin, S. Tanguy1ère inscription en 2003 : N. Badereddine1ère inscription en 2004 : U. Campanella 2, J. Dalmasso,

O. Ginez, V. Kerzerho, L. Larguier, A. Rousset1ère inscription en 2005 : M. Doulcier, A.T. Ho,O. Leman, A. Ney

Thèses en cours (13 1) :

A. Zenteno (01/03 – 12/03), J. Pouget (09/03 – 09/04), F. Mailly (09/04 – 08/05)

• Election de M. Renovell comme vice-président du TTTC (Test Technology Technical Council) en décembre 2003• Ouvrage collectif « Test de Circuits et Systèmes Intégrés », Ed. Hermès • Organisation de 9th IEEE European Test Symposium 2004 (ETS’04)• 2 « Best Paper Award » : IEEE European Test Symposium 2004 (ETS’04) et IEEE Workshop on Design & Diagnostics

of Electronic Circuits and Systems 2005 (DDECS’05)• 2 nominations « Doctoral Thesis Award » : IEEE VLSI Test Symposium 2005 (VTS’05)• Election de P. Girard comme vice-président de l'ETTTC (European Test Technology Technical Council)

en octobre 2005

Post-doctorants :

Chercheur invité : H.J. Wunderlich (Professeur, Univ Stuttgart, Allemagne, 03/05 - 07/05)

Autres :


Thèses 13 3

HDR 1Brevets 1 extension internationale

Audience internationale Audience nationaleLivres - 1Chapitre d’ouvrages 1 1Edition d’ouvrages 4 4

Revues avec comité de lecture 28Conférences avec actes publiés et comité de lecture 71Conférences invitées 12 1Autres conférences 51 11

Faits marquants

Systèmes-sur-puce (SoC), circuits reconfigurables, mémoires, circuits analogiques & mixtes, microsystèmes

1 - Dont 1 thèse 50% Projet TCSI – Projet CCSI2 - Co-tutelle avec UAB, Espagne3 - Dont 2 thèses 50% Projet TCSI – 50% Projet CCSI4 - 50% Projet TCSI – 50% Projet CCSI

• Univ. Porto Allegre (Brésil), « Prototypage, Vérification et Test de Systèmes Electroniques sur Silicium », Projet CAPES COFECUB n° 337/01• Institut Jozef Stefan (Slovénie), « Techniques de Conception en Vue du Test basées sur le Standard IEEE 1149.4 », Projet PROTEUS n° 02619SE• Univ. Lancaster (UK), « Design for Testability of Micro- and Nano-Systems », Réseau d’Excellence Européen PATENT-DfMM• Univ. Twente (Pays-Bas), « Design for Testability of Micro- and Nano-Systems », Réseau d’Excellence Européen PATENT-DfMM• Univ. Autonome de Barcelone (Espagne), « Design & Test of Integrated FBAR and MEMS Resonators », Co-tutelle thèse H. Campanella


• IEF / Univ. Paris Sud, « Design for Testability of Micro- and Nano-Systems », Réseau d’Excellence Européen PATENT-DfMM• LCIS / INPG, « Utilisation de données de validation pour le test matériel », Co direction thèse M. Scholivé • IXL / Univ. Bordeaux 1, « Conception de convertisseurs autocalibrés », Co direction thèse V. Fresnaud • CEA / LIST, « Fiabilisation d’architectures multi-cœurs embarqués temps réel », Direction thèse A.T. Ho • DGA, « Test Booléen de FPGAs Hiérarchiques », Direction thèse S. Tanguy


• Contrat européen EUREKA-MEDEA+, ASSOCIATE..............................................................(2001-2004)• Projet européen IST-FP5, EuNICE-Test ............................................................................................(2001-2003)• Réseau thématique européen IST-FP5, MARLOW..............................................................(2002-2005)• Réseau d’excellence européen FP6, PATENT-DfMM.........................................................(2004-2007)• Contrat européen EUREKA-MEDEA+, NanoTEST................................................................(2005-2008)• Contrat Industriel / Région PACA, STMicroelectronics..................................................(2003-2008)

Contrats

• Atmel • CNES • EADS • Infineon • Intel Corp • Philips • STMicroelectronics • Synopsys • Temento


• Président Comité Editorial : 1 journal (ASP Journal of Low Power Electronics)• Membre Comité Editorial : 4 journaux (Journal of Electronic Testing: Theory and Applications, IEEE Design & Test, IEEE Transactions on

Computers, IOS Journal of Embedded Computing)• Président / Vice-Président Comité de Programme : 4 conférences (IEEE European Test Conference 2004, IEEE East-West Design and Test

Conference 2004, IFIP EUC Conference 2005, IEEE Design & Diagnostic of Electronic Circuits and Systems 2005)• Membre Comité de Programme : 28 conférences (ITC, VTS, ATS, ETS, DAC, DATE, ICCAD, ICCD, VLSI-SOC, EUC, IOLTS, EDCC, PRDC, DELTA,

DDECS, EWDTC, LATW, IMSTW, DCIS, SDD, DBT, DSD, HLDVT, RAW, PATMOS, ICAQT, ICTW, WTW)• Membre Comité Exécutif : IEEE Test Technology Technical Council (TTTC), DATE Conférence, DDECS Conférence, DELTA Conférence, ETS

Conférence, DCIS Conférence• Organisation de Conférence : 1st IST MARLOW workshop 2003, IEEE European Test Symposium 2004 (ETS’04), PATENT-DfMM Summer School

2005• Membre Comité Organisation : IEEE European Test Symposium 2004 (ETS’04), IEEE International Workshop on Silicon Debug & Diagnosis 2004

(SDD’04)• Expert : CEE, Canadian Scientific Foundation, Netherland Scientific Foundation, Irish Science Foundation, Italian Committee for Research

Evaluation, DRRT Languedoc Roussillon• Responsable AS : TESTSOC

Animation

1. Problématique scientifique et positionnement Les technologies microélectroniques ainsi que les chaînes de CAO actuelles permettent la conception de plus en plus rapide de circuits et systèmes intégrés très complexes en termes de nombre et nature des éléments actifs. Cet accroissement en complexité joint à une nécessité croissante de réduire les temps de mise sur le marché ne peut pas se faire au détriment de la qualité du produit fini. Un circuit, qu’il soit très simple ou très complexe, doit être réalisé conformément à son dossier de fabrication pour être utilisable. C'est son test qui en est le garant. Il s’agit par conséquent d’une étape essentielle dans le processus de fabrication et de mise sur le marché des nouveaux produits. Les chercheurs du département Microélectronique travaillent dans cette thématique depuis de nombreuses années au cours desquelles ils se sont intéressés à des sujets très variés tels que : la modélisation des défauts, l’extraction des sites de pannes, la simulation de fautes, la génération automatique de vecteurs de test au niveau transistor interrupteur, l'équivalence de pannes, le test intégré de machines d'états finis, le test intégré de filtres numériques, le test et le diagnostic des fautes de délais, la synthèse pour le test. Aujourd’hui, l’accroissement de complexité que permettent et induisent les technologies de fabrication pose de nouveaux défis du point de vue test. Il s’agit de gérer la complexité non seulement en termes de nombre de composants présents dans les systèmes et volume d’information à manipuler, mais aussi en terme de diversité des composants dans la mesure où les systèmes actuels intègrent de plus en plus de blocs fonctionnels hétérogènes (numérique, analogique, mémoire, RF, MEMS, etc.). Parallèlement à cette gestion de la complexité, la compréhension et la maîtrise des phénomènes physiques mis en jeu dans les nouvelles technologies sont bien entendu indispensables au développement de solutions de test efficaces pour garantir la qualité des produits actuels et à venir. Les défis à relever couvrent ainsi un large spectre allant du système jusqu’au dispositif physique élémentaire. Les travaux menés au sein de ce projet au cours des quatre dernières années s’intéressent à ces différents aspects et sont organisés selon cinq axes principaux :

• Test des systèmes : les objectifs sont de développer des méthodes et outils associés de conception permettant de tester les différents éléments constitutifs d'un système intégré, en considérant notamment les aspects liés à l'acheminement des données de test au sein du système,

• Test des effets dynamiques : les objectifs sont de développer des méthodes et outils permettant de tester, simuler et diagnostiquer les circuits intégrés en considérant les effets à caractère dynamique, et notamment les pannes introduisant un dysfonctionnement temporel,

• Test orienté défauts : les objectifs sont l’étude, la modélisation et le diagnostic de nouveaux types de défauts en vue de l’amélioration de la qualité du test,

• Test des circuits reconfigurables : les objectifs sont de développer des méthodes et techniques de test adaptées à ces circuits spécifiques, notamment en exploitant les propriétés de flexibilité inhérentes à ce type d’architecture,

• Test des circuits analogiques, mixtes et microsystèmes : les objectifs sont de développer des méthodes et techniques alternatives pour réduire les coûts associés au test de ce type de circuits.

En terme d’effectif, le projet « Test de Circuits et Systèmes Intégrés » concerne 14 chercheurs du laboratoire au 31 octobre 2005, dont 8 enseignants-chercheurs (4 PR, 4 MdC) et 6 chercheurs CNRS (3 DR, 3 CR). On soulignera que ce projet regroupe des chercheurs CNRS des sections 7 et 8 et des enseignants-chercheurs des sections CNU 61 et 63. A noter aussi que certains chercheurs de ce projet sont aussi impliqués dans d’autres projets du laboratoire, notamment les projets « Conception de Circuits et Systèmes Intégrés » et « DEambulation et Mouvement ARtificiel ». L’effectif du projet TCSI correspond ainsi à un équivalent d’environ 10 chercheurs. On compte en outre 13 doctorants impliqués dans le projet.

251

2. Résultats obtenus 2002-2005 Les quatre dernières années ont vu une activité soutenue au sein du projet « Test de Circuits et Systèmes Intégrés ». Les travaux réalisés ont donné lieu à une production scientifique importante sur la période considérée, avec notamment 28 articles dans les revues internationales, 71 communications dans des conférences internationales avec actes et comité de lecture et 51 communications dans des congrès internationaux avec comité de lecture et actes à diffusion restreinte. Le tiers environ de ces publications est réalisé en collaboration avec des organismes extérieurs français ou étrangers. Parmi les faits marquants de cette période, on peut citer 2 « Best Paper Award » délivrés par les conférences IEEE European Test Symposium en 2004 et IEEE Workshop on Design and Diagnostics of Electronic Circuits & Systems en 2005, ainsi que deux nominations au « Best Thesis Award » délivré par la conférence IEEE VLSI Test Symposium en 2005. On notera aussi des actions de diffusion de la connaissance commune, comme par exemple la publication d’un ouvrage collectif sur le test, ainsi que deux chapitres d’ouvrage. Enfin, 1 habilitation à diriger les recherches et 13 thèses ont été soutenues sur la période Janvier 2002 – Décembre 2005. Outre ces aspects de diffusion scientifique, on soulignera :

• une forte reconnaissance de la part de la communauté scientifique internationale comme en atteste le nombre de participation à des comités de programmes de conférences parmi lesquelles figurent les plus prestigieuses du domaine. En outre, des chercheurs du projet se sont vu attribuer la charge soit de président ou vice-président d’un comité des programmes, soit de président général de conférences internationales, ce qui constitue une reconnaissance importante du rayonnement scientifique. Ainsi, l’European Test Symposium (ETS’04) a été entièrement organisé par les chercheurs du département Microélectronique en 2004 ;

• des relations suivies avec de grands groupes industriels nationaux et internationaux (STM, PHILIPS, ATMEL, INFINEON, INTEL, SYNOPSYS, EADS, …) à travers des partenariats directs, des projets européens (MEDEA+) ou encore des conventions CIFRE ;

• de nombreuses coopérations académiques nationales et internationales au travers de co-encadrements de thèse, de participation à des réseaux européens (MARLOW, PATENT-DfMM), ou de programmes d'échanges entre laboratoires de recherche français et étrangers (PROTEUS, COFECUB).

Les principaux résultats scientifiques obtenus pendant la période 2002-2005 sont développés ci-après pour chacun des axes du projet.

2.1. Test des systèmes

P1500 Wrapper Design

Core

44 FF44 FF80 FF44 FF

43 FF46 FF50 FF

bypass

WIRbypass

test inputs

test outputs

functionnal outputs

functionnal inputs

WSOWSI

37 FF

P1500 Wrapper Design

Core


43 FF46 FF50 FF

bypass

WIRbypass

test inputs

test outputs

functionnal outputs

functionnal inputs

WSOWSI

37 FF

Core


43 FF46 FF50 FF

bypass

WIRbypass

test inputs

test outputs

functionnal outputs

functionnal inputs

WSOWSI

37 FF

M-channelATE

Shift

S-En

(N)

Data-in(M)

Adder

Core/SystemN>>M

M-to-NDecompressor

DUT

N Scan-In

M-channelATE

Shift

S-En

(N)

Data-in(M)

Adder

Core/SystemN>>M

M-to-NDecompressor

DUT

N Scan-In

L’action Test des Systèmes a été initiée en 2000 pour répondre aux nouvelles problématiques posées par les technologies émergentes qui conduisent à proposer des systèmes complets sur puce et de forte complexité. La conception et la fabrication de tels systèmes sur une même puce facilitent par certains aspects le flot de conception de systèmes performants mais ne fait qu’ajouter à la complexité du processus de test (génération de vecteurs, accessibilité, contrôle du test de chacun des coeurs, puissance dissipée au cours du test,…). L’action Test des Systèmes fait suite à nos travaux antérieurs sur la Synthèse pour le Test de circuits, où le terme circuit est utilisé ici par opposition au terme système pour identifier des composants de moindre complexité. Puisque les nouvelles technologies

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de conception de systèmes intégrés s'appuient sur la réutilisation de fonctions (cœurs) définies et conçues et par ailleurs (Design and Reuse), les circuits d'hier sont donc les cœurs d'aujourd'hui. Les objectifs de cette action de recherche sont de développer des méthodes de conception permettant de tester les différents cœurs logiques d'un système intégré en considérant notamment les aspects liés à la production des données de test et au transfert de ces données au sein de circuits ou de systèmes. Plusieurs études ont été menées en parallèle durant la période concernée 2002-2005 :

• Synthèse et optimisation des infrastructures de test pour les SoCs (Systems on Chip),

• Compression de données de test pour circuits logiques (ou cœurs, selon que les fonctions sont intégrées ou pas dans un système),

• Utilisation de techniques de validation pour la génération de données de test,

• Conception en vue du test des systèmes sécurisés.

2.1.1 Synthèse et optimisation des infrastructures de test pour les systèmes sur puce (SOC)

Nos travaux sur les infrastructures de test concernent la mise en oeuvre du test au niveau système en s’attachant au test de chacun des coeurs et à celui de leurs interconnexions en incluant la logique glue aux interfaces. En ce qui concerne l’organisation temporelle du test des coeurs, aux deux extrêmes de l’espace des solutions se trouvent une solution totalement parallèle et une solution totalement série. La première solution consiste à activer toutes les ressources de test en même temps, elle n’est donc pas toujours envisageable pour des raisons de puissance dissipée et d'accessibilité. La seconde consiste à activer le test de chacun des coeurs l’un après l’autre, elle peut donc induire des temps de test trop importants. Il est donc nécessaire de développer des méthodes d’exploration de l’ensemble des solutions d’ordonnancement. En ce qui concerne l’organisation architecturale, le développement de la norme IEEE P1500 apporte quelques éléments de réponses mais ne fournit aucune solution « clef en main » pour le concepteur. Cette norme définit l’utilisation d’une « ceinture d'isolation » (wrapper) autour de chaque cœur de façon à l’isoler ou à le rendre accessible durant les différentes phases de test du système hôte. De l’architecture du bus global (ou TAM pour Test Access Mechanism) et des wrappers dépendent la durée du test de chaque coeur, la consommation du circuit en mode test, et la durée du test du système complet. En ce qui concerne les infrastructures de test, nous avons tout d'abord défini différents modes de contrôle au niveau système. Ces modes diffèrent par la définition éventuelle de sessions de test plus ou moins régulières. L’utilisation de sessions régulières de durées identiques permet de simplifier le contrôle mais ne permet pas d’optimiser l’utilisation des ressources de test. A l’inverse, un mode de test sans session complique légèrement le contrôle mais permet d’optimiser l’utilisation des ressources. Nous avons ensuite développé des méthodes d'ordonnancement pour ces différents modes de contrôle. Nos travaux ont ensuite porté sur la génération automatique d'infrastructures de test pour les SoCs dans le cadre de la norme P1500. Nous avons proposé un algorithme qui permet de minimiser le temps de test d’un cœur pour un nombre de connexions au TAM donné. La procédure heuristique retourne la structure du wrapper et le temps de test associé pour le cœur traité. Cette heuristique est suffisamment rapide pour être appliquée plusieurs fois en faisant varier la largeur du TAM et ce pour tous les cœurs d'un système. Nous avons finalement développé une méthodologie complète de co-optimisation de l'architecture de test (wrappers et TAM) et d'ordonnancement des tests. Elle s'appuie sur différentes heuristiques et algorithmes d'optimisation exacts. Cette méthode permet de rechercher le compromis optimal entre la surface additionnelle nécessaire à l’implantation des ressources de test, le temps de test et la puissance dissipée pour les systèmes sur puce. Ces travaux ont été réalisés pour partie dans le cadre de la thèse de J. Pouget soutenue en novembre 2002. En outre, les collaborations informelles avec l’Université de Linköping (Suède) d’une part et la division Recherche et Développement de Philips Eindhoven (Pays Bas) d’autre part nous ont permis de développer des outils d’ordonnancement de tests spécifiques dans lesquels des contraintes supplémentaires de précédence ou de partage de bus par exemple permettent de répondre au mieux aux contraintes définies par l’intégrateur du système.

2.1.2. Compression de données de test

La complexité grandissante des circuits intégrés augmente dans un même temps que les difficultés de gestion des données de test (stimuli et réponses) pour ce qui est de leur stockage et de leur transfert entre équipement de test (ATE) et composant. En effet, plus le composant contient d'éléments

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intégrés et plus le nombre de données de test est important. Nos travaux sur la compression ont pour but d'étudier et de développer de nouvelles méthodes de compression de données de test de façon à réduire leur volume et/ou leur temps d'application (Thèse de R. Poirier soutenue en novembre 2004 et de J. Dalmasso en cours). L’idée est de stocker les données de façon compressée au sein du testeur, de les acheminer vers le composant sous test puis de les décompresser au sein du circuit avant d'être appliquées aux différents modules qui le constituent. Une première étude a démontré que l'un des problèmes cruciaux pour les circuits actuels est la limitation du nombre de canaux testeurs disponibles pour alimenter le nombre toujours croissant d'entrées fonctionnelles et de test. Nous avons donc tout d'abord développé une nouvelle méthode de "compression/décompression horizontale" de vecteurs de test. La méthode a donnée lieu à un outil de compression où le nombre de canaux testeur et le nombre d'entrée à alimenter sont paramétrables. Les données sont compressées hors ligne à l’aide de cet outil. Lors de la phase de test, les données sont décompressées en ligne au sein du circuit à l'aide d'une structure arithmétique de surface négligeable. Les résultats obtenus montrent que la solution proposée réduit à la fois la quantité de données stockées dans le testeur ainsi que le temps de test comparé à une solution classique consistant à modifier le circuit de telle façon que le nombre d'entrées de test corresponde au nombre de canaux testeur disponibles. Enfin, contrairement à de nombreuses solutions proposées dans la littérature à ce jour, la structure de décompression est indépendante des données de test, de l’outil de génération des vecteurs, elle n'entraîne aucun délai supplémentaire dans le circuit en mode de fonctionnement normal ni aucun besoin de retravailler sa conception interne. Cette solution s’intègre donc parfaitement dans un flot de conception classique.

2.1.3. Utilisation de techniques de validation pour la génération de données de test

Un troisième volet de l’action « Test des systèmes » concerne la génération de données de test structurel dès les premières phases de la conception d'un circuit intégré. Nous cherchons à minimiser l'effort classiquement fourni au niveau porte pour générer les données de test en réutilisant les données issues de la validation. Par opposition au test dont le but est de déceler les défauts et les pannes survenant durant ou après la fabrication du circuit, la tâche de validation a pour but de déceler les erreurs de conception. Bien qu'il soit généralement reconnu que les données de test fonctionnel, éventuellement issues de la validation, sont utiles au test structurel, il n'est pas établi de relation entre l'efficacité d'une séquence de test fonctionnel pour valider la description algorithmique, et l'efficacité de cette même séquence à déceler des fautes structurelles après fabrication. Pour générer une séquence de validation, nous nous sommes appuyés sur une technique issue des techniques de test de logiciel : le test par mutation. Le processus consiste à sélectionner des vecteurs capables de distinguer le comportement du circuit à concevoir, du comportement d'un ensemble de versions fautives de ce comportement, les « mutants ». L'une des premières actions a été de développer un ensemble d'outils de génération de tests par mutation. Nous avons ensuite défini un ensemble d'opérateurs de mutation adéquats à la fois à la validation de la spécification de circuits mais également au test après fabrication (mutation sélective). Les résultats expérimentaux montrent qu'une séquence optimisée de test obtenue par mutation est beaucoup plus efficace en termes de nombre de vecteurs nécessaires qu'une séquence aléatoire pour obtenir un même taux de couverture sur les fautes de collage et réduit d'autant l'effort pour générer des vecteurs de test sur la description structurelle du circuit. Ces travaux font l’objet de la thèse de M. Scholive et sont réalisés en collaboration avec le groupe Valsys du laboratoire LCIS/INPG à Valence.

2.1.4. Test des systèmes sécurisés

Un dernier volet de l’action « Test des systèmes » concerne le test des circuits dits « sécurisés ». Si l’application phare en France de ces circuits est bien sûr la carte bancaire, ces circuits occupent une place de plus en plus importante dans de nombreux autres domaines comme les transports, l'identification, la télévision à péage… Ils ont pour vocation le stockage et le transfert de données sensibles. Ils sont donc conçus de façon à réduire au maximum leur piratage. Dans ces conditions, les notions de contrôlabilité et d'observabilité qui garantissent la possibilité de tester les circuits après fabrication sont en contradiction avec les exigences de sécurité. Un premier travail a consisté d’une part à étudier le détail de l’implantation de tels circuits pour en révéler les caractéristiques qui visent à renforcer la sécurité des données, et d’autre part à lister l’ensemble des attaques perpétrées contre ces composants et connues à ce jour. Il a été démontré

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dans la littérature que la technique de conception en vue du test la plus courante, c'est-à-dire la technique de scan, pouvait être facilement utilisée pour réaliser une attaque non invasive. La chaîne de scan est utilisée pour observer les données circulant dans le système au cours d’une opération de cryptage. Cette observation permet de retrouver la clef utilisée pour le codage. Nous avons donc proposé une solution architecturale de scan innovante pour pallier au défaut de sécurité de la technique classique. Cette nouvelle solution permet de rendre les données circulant au sein du circuit très difficilement observables sans une forte authentification de la personne activant le mode test du système. Sans cette authentification, l’observation de données par décalage série au sein de la chaîne de scan est perturbé par une fonction de brouillage (scrambling). Cette solution accroît largement le niveau de sécurité du produit tout en préservant sa testabilité. Ces travaux qui font l’objet de la thèse de D. Hély sont développés dans le cadre d’une collaboration avec la division SmartCard de la société STMicroelectronics (Rousset).

2.2. Test des effets dynamiques

w0 r0 r0 r0 r0 r0

Column Address Decoder

R o w

D e c o d e r

I / O Data

Memory

Array

Les méthodes et algorithmes de test classiques ciblent principalement les défauts produisant des dysfonctionnements statiques du circuit, c'est-à-dire des dysfonctionnements qui apparaissent indépendamment de la fréquence de fonctionnement de celui-ci. Ces défauts, appelés défauts statiques, sont généralement modélisés par des fautes de type collage, voire courts-circuits ou circuits ouverts. Or, les fréquences de fonctionnement des circuits actuels sont telles que les défauts induisant des déviations temporelles des signaux, et qui par conséquent n’influencent que le comportement dynamique des circuits, deviennent critiques. Par ailleurs, ces fréquences de fonctionnement élevées contribuent également à l’augmentation de la dissipation de puissance mise en jeu lors du test, qui est souvent plus importante que lors du mode fonctionnel, et représente donc un autre aspect critique du test des circuits intégrés actuels. L’objectif des travaux menés dans cet axe de recherche est de développer des méthodes et outils permettant de tester, de simuler et de diagnostiquer les circuits intégrés en considérant les effets à caractère dynamique, et notamment les pannes introduisant un dysfonctionnement temporel. Dans le cadre de cette thématique, trois actions sont actuellement en cours. Elles concernent :

• Le test faible consommation,

• Le test et diagnostic de pannes temporelles,

• Le test de fautes dynamiques dans les structures régulières (FPGA, mémoires).

2.2.1. Test faible consommation

Cette action porte sur la prise en compte des problèmes de consommation de puissance pendant la phase de test logique des circuits intégrés numériques. L’objectif est de développer des méthodes et outils permettant de réduire l’activité totale du circuit en mode test, puisque celle-ci s’avère être largement sachant qu’en technologie CMOS la consommation est étroitement liée à l’activité dans le circuit et que l’activité dans le circuit en mode test est généralement largement supérieure à l’activité générée lors du fonctionnement normal du circuit.

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Durant la période 2002-2005, l’effort s’est plus particulièrement porté sur l’optimisation de puissance dans les circuits munis de chaînes de scan (Thèse de Y Bonhomme soutenue le 25 septembre 2003 et de N. Badereddine en cours). Les opérations de chargement et déchargement de données de test dans les chaînes de scan engendrent en effet une sur-activité de commutation induisant une consommation excessive de puissance pouvant avoir des conséquences néfastes sur le circuit telles qu'une baisse de sa fiabilité ou sa destruction pure et simple. Dans le cadre de la thèse de Y. Bonhomme, nous avons travaillé sur des techniques de partitionnement des chaînes de scan et de réordonnancement des bascules dans les chaînes de scan qui nous ont permis de proposer des méthodes et algorithmes permettant de réduire la suractivité du circuit afin de réduire la puissance moyenne consommée lors du test. L’objet des travaux de la thèse de N. Badereddine est de s’attaquer, dans le même contexte, aux problèmes induits par des puissances de pic excessives. Ces recherches sont menées dans le cadre du projet européen MEDEA+ Associate.

2.2.2. Test et diagnostic de pannes temporelles

L’objectif de cette action est de développer des méthodes et outils permettant de tester, de simuler et de diagnostiquer les pannes qui introduisent un dysfonctionnement à haute fréquence (pannes temporelles). Après avoir étudié précédemment les différents aspects liés à la simulation, au test et au test intégré de ce type de pannes, nous avons finalisé lors de la période 2002-2005 les travaux portant sur le test intégré (Thèse d’A. Virazel) puis, depuis 2004, nous nous intéressons au diagnostic des pannes temporelles dans les structures à test intégré (thèse de A. Rousset en cours). Cette étude est réalisée dans le cadre du projet Européen MEDEA+ NanoTEST. Elle aborde deux problématiques bien particulières que sont l’analyse de l’effet des pannes temporelles dans les parties combinatoires et le développement de techniques de diagnostic supportant les structures de test intégré et notamment de compactage.

2.2.3. Test de fautes dynamiques dans les structures régulières (FPGA, mémoires)

Les structures régulières telles que les FPGA ou les mémoires offrent des particularités qui influencent notablement les méthodologies de test. L’objectif de cette action est de développer des méthodes et outils permettant de tester ces structures en ciblant les pannes introduisant un dysfonctionnement dynamique. Les travaux réalisés lors de la période 2002-2005 sur les circuits programmables ont ciblé les structures de type FPGA SRAM (thèse de O. Héron soutenue en Novembre 2004). La structure originale de ce type de circuits, sous forme d’un tableau ordonné de blocs logiques identiques entourés de canaux d’interconnexions verticaux et horizontaux, permet d’envisager des techniques de test spécifiques. Les travaux réalisés ont permis de définir de nouvelles méthodes et structures de test et de test intégré pour ces circuits adaptées aux spécificités des pannes temporelles. Les autres études réalisées lors de la période 2002-2005 concernent les mémoires. Compte tenu de l'importance de ces dispositifs (les mémoires occupent la grande majorité de la surface des systèmes sur puce) mais également des caractéristiques technologiques propres à leur réalisation (limites technologiques), il est reconnu que les mémoires concentrent la plupart des défauts dans un SoC. Le test des mémoires est donc aujourd'hui un sujet de recherche particulièrement d'actualité. Les solutions utilisées pour tester les mémoires sont particulières dans le sens où elles sont intimement liées à l’architecture et aux influences spécifiques des défauts induits par le procédé de fabrication de la mémoire. Dans ce contexte, deux études sont menées pour étudier les défauts introduisant un dysfonctionnement temporel et développer des solutions méthodologiques et algorithmiques permettant de mettre en évidence ces défauts lorsqu’ils affectent une mémoire. La première étude concerne le test des mémoires SRAM (Thèse de L. Dilillo soutenue le 8 juin 2005). Cette étude est réalisée en collaboration avec la société Infineon dans le cadre des projets Européens Medea+ Associate et NanoTEST. La seconde étude concerne le test des mémoires flash (thèse d’O. Ginez en cours). Cette étude est réalisée en collaboration avec la société Atmel.

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2.3. Test orienté défauts

54321

54

32

1

0

5

V(i,j)V(i,j)

Drain

Sourceii jj

1

2

3

4

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V(i,j)V(i,j)

Drain

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1

2

3

4

G

S D

1 j 51

i5

RGOS

Area occupied by

suspect net ˜ 900 µm2 Le principe général du test d’un circuit intégré numérique consiste à mettre en évidence un mauvais fonctionnement éventuel dû à une défaillance physique. Compte tenu du nombre impressionnant de défaillances physiques possibles dans un circuit, il est impossible de développer des outils rapides et efficaces capables de manipuler directement ces défaillances. Des modèles de fautes ont donc été développés pour représenter les défaillances susceptibles de se manifester dans un circuit, et la plupart des techniques de test pour les circuits numériques s’appuient sur ces modèles de fautes. Dans ce contexte, la modélisation des défauts et le problème de l’adéquation entre les modèles de fautes et les défauts réels sont des étapes clés pour assurer la qualité du test. Un autre aspect important concerne le diagnostic et de la localisation des défauts. En effet, il s’agit là d’un maillon essentiel du processus d’analyse de défaillances, étape indispensable pour améliorer le rendement de production. L’objectif des travaux menés dans cet axe de recherche concerne la prise en compte de nouveaux types de défauts et leur modélisation d’une part, ainsi que l’intégration de procédures de diagnostic et localisation de défauts au sein d’un flot industriel d’analyse de défaillances d’autre part.

2.3.1. Modélisation des défauts

L'étude en cours depuis plusieurs années concerne le problème de l’adéquation entre les modèles de fautes et les défauts réels en technologie CMOS. Au cours des années précédentes, l’étude avait porté sur différents types de défauts tels que les défauts de grille flottante et les courts-circuits résistifs. L’expérience acquise a ainsi permis de mettre en évidence l’importance des paramètres aléatoires des défauts dans la relation défauts/modèles de fautes. En particulier, nous avons montré que la prise en compte de ces paramètres aléatoires se révèle absolument nécessaire pour l’étude de la détection des défauts au niveau circuit et la détermination de la meilleure stratégie de test. Ces dernières années, nous nous sommes plus particulièrement intéressés à un autre type de défaut, les défauts de percement de grille. Il s’agit d’un défaut qui apparaît de plus en plus fréquemment dans les nouvelles technologies lié à la réduction des dimensions des transistors et à la diminution de l’épaisseur d’oxyde de grille. Or les modèles de fautes classiques ne permettent pas de prendre un compte correctement ce défaut au comportement complexe. Les travaux réalisés ont tout d’abord concerné l’étude détaillée du comportement électrique d’un transistor MOS affecté d’un court-circuit grille-canal, en fonction de ses paramètres imprévisibles. Cette étude a ensuite été étendue au niveau porte, en termes de tension comme de courant, ainsi que de performances temporelles. Finalement, un modèle électrique original du transistor MOS avec percement de grille a été proposé. Ce nouveau modèle, plus compact que le modèle traditionnel maillé, permet en outre de simuler des transistors de longueur minimale, ce qui n’était pas possible avec le modèle maillé. Ces travaux ont fait l’objet de la thèse de J.M. Gallière soutenue en décembre 2003. Une extension de ces travaux a concerné l’étude du comportement de cellules dominos affectées de défauts de percement d’oxyde de grille. Le fonctionnement particulier des cellules logiques dominos, qui implante la fonction dans un seul type de transistors MOS sans la fonction complémentaire, mais qui est régie par un couple de transistors de précharge et d’évaluation cadencé par une horloge, présente des chemins de courant de fuite différents de ceux des portes logiques complémentaires

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standards en présence de percements de grille. Cette particularité présentant un grand intérêt dans le cadre de la modélisation des courts-circuits grille-oxyde, une étude détaillée du comportement électrique de ces cellules dominos en tension et en courant a été menée dans le cadre d’un post-doctorat à l’université de Nara, Japon, en collaboration avec le LIRMM. Cette étude a notamment permis de démontrer que dans certains cas, la diminution de la fréquence de fonctionnement du circuit pouvait améliorer la détectabilité du défaut. Un autre aspect des recherches menées dans le domaine de la modélisation des défauts est réalisé en collaboration avec l’université de Fribourg en Allemagne. Il s’agit d’adapter les travaux réalisés sur la modélisation des défauts de court-circuit résistif en vue d’une intégration au sein d’un outil logiciel de simulation de fautes développé par l’université de Fribourg. Ainsi, le modèle « Paramétrique » statique proposé par le LIRMM a été implanté dans le simulateur. L’étude se concentre à présent sur le comportement dynamique de portes logiques affectées de courts-circuits, c’est-à-dire sur la modélisation paramétrique des fautes de délai induites par des courts-circuits résistifs. Finalement, nous avons démarré en 2004 une nouvelle étude qui concerne la prise en compte des marginalités pour améliorer la qualité du test. Il s’agit cette fois, non pas de prendre en compte des défauts locaux dus à un problème de fabrication, mais des phénomènes parasites tels que le « cross-talk » ou le « ground-bounce » qui sont à l’origine de problèmes d’intégrité du signal. Ce problème d’intégrité du signal se pose en fait de façon de plus en plus aiguë et constitue un enjeu majeur pour le succès des technologies à venir. L’analyse et la modélisation des défauts de « ground bounce » en vue de l’amélioration de la qualité du test constitue ainsi l’objectif des travaux de thèse de L. Larguier.

2.3.2. Localisation des défauts

Dans le cadre général de la thématique « test orienté défauts », un autre aspect des recherches menées au sein de ce projet a concerné le problème du diagnostic et de la localisation des défauts. Il s’agit là d’identifier la cause du mauvais fonctionnement d’un circuit lorsque celui-ci a été rejeté lors du test de production. L’étape d’analyse de défaillances est en effet un maillon indispensable pour améliorer la conception du circuit ou le processus de fabrication en vue d’augmenter le rendement de production. Or compte tenu des évolutions technologiques et de l’augmentation de la complexité des circuits, une étape cruciale du processus d’analyse de défaillances est la localisation de fautes. En effet, il est impératif de localiser précisément les fautes avant toute analyse destructive du circuit. Dans ce contexte, l’étude réalisée ces dernières années a porté sur l’intégration de procédures logicielles de diagnostic et localisation de défauts au sein d’un flot industriel d’analyse de défaillances. Cette étude est conduite dans le cadre de la thèse de D. Martin en collaboration avec la société ST-Microelectronics à Rousset. Les résultats obtenus concernent la mise en la mise en place d’un flot d’analyse fonctionnelle original utilisant un maximum d’outils industriels et des modules logiciels permettant de « sortir » du flot dès lorsqu’un site fautif est identifié avec certitude ou que la liste des sites fautifs probables ne peut plus être réduite. L’originalité de ce flot est sa versatilité qui permet de s’adapter à moindre coût aux différents cas de figures possibles. Nous nous sommes aussi intéressés à l’optimisation de la phase de mesure sous pointes ou « probing » qui est une étape souvent nécessaire pour confirmer les résultats du diagnostic. Un module logiciel basé sur une technique de propagation de fautes a été développé qui permet de réduire les coûts les coûts liés à cette phase de « probing ». L’idée est de permettre la propagation du signal à mesurer sur des niveaux métalliques plus accessibles. Il est alors possible de mesurer un signal équivalent avec un point de test plus facile et plus rapide à réaliser.

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2.4. Test des circuits reconfigurables

Les circuits flexibles reconfigurables constituent une solution technologique intéressante et sont de plus en plus utilisés par les concepteurs au fur et à mesure de l’amélioration de leurs performances tant en vitesse qu’en capacité logique. Ces circuits sont d’ailleurs présents maintenant sous forme de coeurs utilisables dans une conception basée sur l’intégration de coeurs. Moins connus que les FPGA digitaux, les circuits analogiques programmables FPAA font l’objet d’un intérêt certain de la part des concepteurs de systèmes. Ces composants ont pour vocation d'apporter les mêmes bénéfices à la conception analogique que les FPGA pour la conception numérique. L’objectif des travaux menés dans cet axe de recherche concerne le développement de techniques de test adaptées à ces circuits spécifiques, notamment en exploitant les propriétés de flexibilité inhérentes à ce type d’architecture.

2.4.1. Test de circuits numériques programmables FPGA

Le test des FPGA de type symétrique avait fait l’objet de travaux antérieurs, qu’il s’agisse du test en sortie de fonderie ou d’un test orienté utilisateur (Thèse de P. Faure soutenue le 19 décembre 2002). Ces dernières années, le travail s’est principalement axé sur le test des FPGAs de type hiérarchique, en se focalisant plus particulièrement sur le test en sortie de fonderie. Ces travaux font l’objet de la thèse de S. Tanguy dont la soutenance est prévue pour la fin de l’année 2005. Compte tenu de la complexité des circuits reconfigurables à base de cellules mémoires SRAM, le premier travail a consisté à décomposer ces circuits en plusieurs parties distinctes : les blocs logiques, les éléments d’interconnexions et les points mémoires de stockage de la configuration. Nous avons abordé dans un premier temps le problème du test des blocs logiques. Nous avons proposé une approche structurelle utilisant directement une description du FPGA, et non pas une description au niveau porte classique, pour générer les vecteurs de test. Ceci permet de tester l’intégralité des dispositifs et, par conséquent, d’aboutir à des taux de couverture très élevés au détriment du temps de calcul requis pour générer ces vecteurs de test. Pour minimiser le temps de calcul des vecteurs de test, nous avons ensuite proposé différentes modifications de la description du FPGA. Ces modifications apportées avant la génération des vecteurs permettent de réduire considérablement le temps de calcul. Cette approche est en cours d’évaluation avec des circuits largement répandus tels que les XILINX 3000, 4000, ALTERA.

2.4.2. Test de circuits analogiques programmables FPAA

Les circuits analogiques programmables FPAA connaissent aujourd’hui une phase d’expansion comme en atteste le nombre de sociétés récemment positionnées sur ce marché. Ces composants très particuliers n’ont fait jusqu’alors l’objet d’aucune étude particulière au niveau test. En collaboration avec l’Université de Porto Alegre au Brésil, nous avons initié en 2004 une étude sur ce sujet. Les travaux ont porté dans un premier temps sur le test des cellules analogiques programmables. L’idée est d’exploiter les capacités inhérentes au FPAA en terme de reconfiguration et programmabilité et d’utiliser les ressources disponibles sur le circuit pour l’application de la procédure de test afin de disposer d’une solution BIST sans aucun surcoût en surface additionnelle. Nous avons ainsi développé une solution basée sur la technique de test par oscillation que nous avons complété par une analyse dédiée des réponses de test. Dans un deuxième temps, nous nous sommes alors intéressés au test du réseau d’interconnexions et des cellules d’entrée/sorties. A partir d’une

259

modélisation originale du réseau d’interconnexions et des cellules d’entrée/sortie par un graphe d’adjacence, nous avons pu dériver un ensemble de configurations de test nécessaires et déterminer un nombre minimum de configurations de test permettant de couvrir toutes les fautes de collage-ouvert et collage-fermé dans les interrupteurs, ainsi que toutes les fautes de court-circuit et circuit ouvert sur les fils d’interconnexion.

2.5. Test des circuits analogiques, mixtes et microsystèmes

Dans un domaine longtemps dominé par le numérique, on assiste depuis une dizaine d’années à un retour en force de l’analogique. Plus de 50% des circuits fabriqués actuellement comprennent ainsi des fonctions analogiques. Cependant même si la surface de silicium occupée par la partie analogique représente souvent moins de 10% de la surface du circuit, son test peut être responsable de plus de 80% des coûts du test, et 50% du prix de revient du circuit complet. Dans le même temps, de plus en plus de systèmes complexes intégrés sur silicium intègrent à côté de l’électronique numérique classique et des éléments d’électronique analogique, des dispositifs d’interface avec le monde réel tels que des capteurs/actionneurs. L’intégration de ces multiples fonctionnalités sur une même puce n’est pas sans poser des problèmes lors du test, lié notamment à une accessibilité réduite des blocs. En outre lorsque le système intègre des capteurs/actionneurs, il est souvent nécessaire de traiter des grandeurs physiques autres que des grandeurs électriques, augmentant encore la complexité et le coût du test. L’objectif des travaux menés dans cet axe de recherche est de développer de développer des méthodes et techniques alternatives permettant de réduire les coûts associés au test des circuits analogiques, mixtes et microsystèmes. Dans le cadre de cette thématique, plusieurs études ont été menées en parallèle durant la période concernée 2002-2005 :

• Test de convertisseurs analogique-numérique,

• Test de filtres analogiques,

• Standard IEEE 1149.4,

• Test et fiabilité des MEMS.

2.5.1. Test de convertisseurs analogique-numérique

Les Convertisseurs Analogique-Numérique (CAN) constituent un maillon essentiel dans l’électronique des systèmes et sont présents dans la quasi-totalité des circuits mixtes en tant qu’interface entre l’environnement naturel et les circuits de traitement numérique de données. Le test de ces dispositifs est généralement abordé selon une approche fonctionnelle et consiste à évaluer l’ensemble des paramètres caractéristiques. Il existe deux principales techniques de test utilisées dans le milieu industriel, à savoir le test par histogramme qui permet l’évaluation des paramètres statiques, et le test par analyse spectrale qui permet l’évaluation des paramètres dynamiques. Ces techniques offrent d’excellentes performances en terme de qualité du test mais se révèlent extrêmement coûteuses à mettre en œuvre. La réduction du coût du test des CAN est par conséquent un point critique.

260

Une première solution pour réduire le coût du test des CAN consiste à intégrer tout ou partie des ressources de test directement sur le même substrat que le CAN à tester. Dans cette optique, les travaux antérieurs avaient porté sur la redéfinition de l’algorithme de test par histogramme en vue de son intégration à surface réduite d’une part, et sur le problème de la génération intégrée de stimuli de test d’autre part. Nous disposions ainsi de l’architecture haut niveau du module d’exploitation dédié à l’analyse des réponses et d’un générateur de rampes auto-calibré. Ces travaux ont été poursuivis avec comme objectif la mise en oeuvre d’une solution de test intégré complète. Nous avons ainsi proposé différentes adaptations du générateur de rampes afin de prendre en compte les spécificités du test par histogramme et nous avons défini une méthodologie de conception du module d’analyse permettant la génération automatique de l’architecture en fonction d’un cahier de charges. Nous disposons ainsi à ce jour d'une solution BIST complète pour le test des convertisseurs A/N incluant à la fois le module de génération de signaux de test et le module d'analyse des réponses. Une deuxième solution pour réduire le coût du test des CAN consiste à optimiser leur flot de test. En effet, le flot classique repose sur l’utilisation de deux procédures de test distinctes, à savoir un test par histogramme pour l’évaluation des paramètres statiques et une analyse spectrale pour l’évaluation des paramètres dynamiques. L’utilisation de ces deux techniques très différentes rend le test très onéreux. Dans le cadre de la thèse de M. Comte, nous nous sommes intéressés à la faisabilité d’une procédure de test uniquement basée sur l’analyse spectrale, permettant de vérifier l’ensemble des performances d’un CAN. A cette fin, nous avons fait une investigation des corrélations qui existent entre les paramètres statiques et dynamiques. L’étude repose sur la simulation d’un modèle d’environnement de test des CAN. Tout d’abord, nous avons montré que l’influence de chaque erreur statique sur les paramètres dynamiques est suffisamment significative pour envisager de détecter les erreurs statiques rédhibitoires à travers la mesure des performances dynamiques. Ensuite, nous avons évalué l’efficacité statistique de détection des circuits défectueux pour plusieurs flots de test alternatifs reposant seulement sur l’analyse spectrale. Un outil qui permet d’adapter l’évaluation de l’efficacité statistique de chaque flot à un contexte de test réel a aussi été développé. L'ensemble de ces travaux a permis de mettre en place un flot de test original qui permet d'obtenir la même efficacité que le flot de test classique en terme de discrimination des convertisseurs fautifs ou sains, mais pour un temps de test moyen divisé par un facteur de six à dix.

2.5.2. Test de filtres analogiques

Tous les systèmes modernes de télécommunication tels que la radio, la télévision et la téléphonie ainsi que la plupart des systèmes d'instrumentation contiennent différents types de filtres. Une classe importante de blocs analogiques pour le développement des systèmes électroniques de hautes performances est donc la classe des filtres analogiques intégrés. Au cours des dix dernières années, de nombreux travaux ont concerné le test de cette classe de circuits. Une approche classique consiste à appliquer le principe « diviser pour régner » afin de remplacer le test global du circuit par le test individuel des différents blocs composant le filtre, résultant ainsi dans une procédure de test simplifiée et de moindre coût. Différentes techniques de DfT (« Design-for-Testability ») ont ainsi été développées, basées soit sur l’insertion de multiplexeurs soit sur une reconfiguration du circuit, afin de fournir l’accessibilité des blocs internes en mode test. L’étude démarrée en 2002 en collaboration avec l’Université de Porto Alegre au Brésil dans le cadre d’un projet CAPES/COFECUB a porté sur l’optimisation de ce type de solution. En effet classiquement, l’insertion des éléments de DfT est réalisée de façon systématique afin d’offrir la contrôlabilité et l’observabilité de chacun des blocs internes du circuit. Dans le but de minimiser l’impact des éléments de DfT sur la surface et les performances du circuit, notre idée consiste à remplacer cette application systématique par une application sélective en n’insérant les éléments de DfT que sur un nombre réduit de nœuds du circuit. Nous avons pour cela développé une approche basée sur de la modélisation et simulation de fautes à haut niveau qui permet d’analyser la testabilité du filtre en considérant les différents nœuds possibles pour l’application d’un stimulus de test et l’observation de la réponse de test. Il est alors possible de sélectionner un ensemble optimal de configurations de test, l’insertion d’éléments de DfT n’étant réalisée que sur les nœuds impliqués dans cet ensemble de configurations de test.

261

2.5.3. Standard IEEE 1149.4

La norme IEEE 1149.4 est une norme dédiée au test des systèmes analogiques et mixtes qui définit une approche standardisée afin de simplifier le test et le diagnostic de défauts structurels tels que des courts-circuits ou des circuits ouverts pouvant affecter les interconnexions entre circuits intégrés. L'infrastructure spécifiée dans la norme IEEE 1149.4 permet aussi de réaliser des mesures sur des composants discrets tels que des résistances ou des capacités, composants souvent insérés sur une carte entre les différents circuits intégrés dans un système mixte. Plus généralement, la norme IEEE 1149.4 peut être considérée comme une extension de la norme IEEE 1149.1 existant depuis de nombreuses années pour les systèmes numériques. Le Standard IEEE 1149.4 a été approuvé en Juin 1999 mais les premiers circuits commerciaux, bien qu'annoncés par quelques uns des principaux fabricants de semi-conducteurs dès la fin de l’année 2000, n’étaient toujours pas apparus sur le marché début 2002. Une expérience dans des applications pratiques autour du Standard IEEE 1149.4 était par conséquent d'une importante tout à fait stratégique, à la fois pour les concepteurs et les utilisateurs de systèmes électroniques. C’est dans ce contexte que nous avons décidé de nous intéresser au test fonctionnel de systèmes compatibles avec le Standard IEEE 1149.4, en collaboration avec l'Institut Jozef Stefan en Slovénie dans le cadre d’un projet PROTEUS. Les travaux réalisés se sont focalisés sur deux tâches principales que sont l'intégration d'un environnement de mesure expérimental afin d'étudier différentes applications du Standard 1149.4 d’une part, et la spécification et réalisation d'un circuit prototype intégrant les différents modules définis dans le Standard 1149.4 pouvant être utilisé de manière générique pour le test des circuits mixtes d’autre part. Ces travaux nous ont permis d’acquérir une expertise dans ce domaine particulier, et c’est à ce titre que nous avons été sollicités pour rédiger un chapitre sur le standard IEEE 1149.4 dans un ouvrage dédié au test des circuits mixtes.

2.5.4. Test et fiabilité des MEMS

Les microsystèmes sur silicium (ou MEMS pour « Micro-Electro-Mechanical Systems ») sont porteurs d’espoir dans de nombreux domaines d’application. Même si la fabrication de systèmes monolithiques CMOS permet de réduire le coût de fabrication d’une puce intégrant le capteur avec son électronique, il reste d’autres facteurs qui sont des verrous au développement de microsystèmes complets à faible coût. Ainsi, le test de production des MEMS est des points durs de leur industrialisation. La fiabilité des microstructures est également une préoccupation importante avant de se lancer dans une production de masse. Les travaux réalisés au cours de ces quatre dernières années ont porté sur ces deux aspects. Concernant les aspects « fiabilité », les travaux ont été développés dans le cadre de la thèse de M. Dardalhon soutenue en décembre 2003 (bourse CNES co-financée par EADS L.V.). Cette thèse relativement pionnière dans le domaine a mis en évidence certains mécanismes de défaillances concernant l’ensemble des microsystèmes. On retiendra que les microsystèmes usinés en volumes (FSBM pour « Front-Side Bulk-Micromachining ») échappent cependant à de nombreux modes de défaillance et ont montré expérimentalement un niveau de fiabilité très élevé. Concernant le test de production des MEMS, nos efforts ont porté sur le développement de stratégies de test faible coût dédiées aux MEMS, en nous intéressant plus particulièrement aux méthodes de test structurel. Pour cela, nous nous sommes appuyés sur les travaux en cours au sein du département Microélectronique en matière de conception de MEMS, et notamment sur la microboussole sur puce développée dans le cadre du projet « Conception de Circuits et Systèmes Intégrés ». Les premiers travaux ont concerné l’utilisation du test par oscillation comme méthode de test faible coût (Thèse de V. Beroulle soutenue en octobre 2002). Les travaux suivants se sont ensuite orientés vers l’utilisation de stimuli électrothermiques pour le test microstructures usinées en volume (Thèse de N. Dumas soutenue en octobre 2005). Les résultats obtenus démontrent que l’utilisation des propriétés de dilatation thermique des matériaux peut remplacer avantageusement les stimuli non électriques ou les inspections visuelles, non seulement pour la détection de défauts de sous-gravure mais aussi pour le test de fautes paramétriques. Sur ce principe d’excitation par des stimuli électrothermiques, nous avons alors développé une solution de test intégré pour la microboussole, qui permet l’application d’une procédure de test sur un équipement numérique standard et insensible à l’environnement magnétique. L’utilisation de stimuli électrothermiques a aussi été envisagée pour le développement d’une solution de test en ligne. Nous avons ainsi montré qu’en appliquant un stimulus de test électrothermique basse fréquence en même temps que le signal d’excitation magnétique, il est

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possible d’extraire de la réponse du capteur un signal de test donnant des informations sur l’intégrité de la structure. L’ensemble de ces résultats nous a permis d’occuper une place de choix dans le réseau d’excellence européen PATENT-DfMM retenu dans le cadre du 6ème PCRD. Ce réseau lancé en 2004 concerne la conception en vue de l’industrialisation des micro- et nano-systèmes. Le LIRMM est membre du comité directeur du réseau et assure la direction, l’animation et la coordination d’un des quatre axes techniques concernant la conception en vue du test des micro- et nano-systèmes.

3. Prospective

Le domaine de la conception de systèmes intégrés microélectroniques est un domaine qui évolue rapidement au fur et à mesure des innovations technologiques. Au fil des étapes de la miniaturisation des composants et de l’agrandissement des substrats, les défis technologiques rencontrés renvoient régulièrement vers de nouveaux challenges du point de vue test. Les travaux menés au sein de ce projet ont ainsi pour objectif de proposer des solutions innovantes pour tester les systèmes intégrés du futur. Clairement, les travaux à venir s’inscrivent dans la continuité des recherches actuelles. Un certain nombre d’actions sont d’ailleurs déjà engagées sur des points-clés critiques du domaine du test, comme détaillé dans les paragraphes ci-après. Il semble cependant évident qu’à l’intérieur de chacun de thèmes traités, les travaux doivent continuer à évoluer en même temps que les avancées technologiques. Dans un cadre plus général, nous comptons orienter nos efforts de recherche de façon à accompagner l’évolution de la société vers un monde de communications. Cette évolution induit une forte demande de systèmes intégrant toujours plus de fonctionnalités et offrant toujours plus de performances. La réponse à cette demande passe par l’intégration de systèmes complexes hétérogènes. La gestion de la complexité de ces systèmes, en termes de nombre de composants présents et volume des données à manipuler, soulève un certain nombre de défis à relever du point de vue test. De même si l’intégration de blocs fonctionnels hétérogènes au sein d’un même système est indéniablement un atout majeur pour la fonctionnalité du système, cet avantage se transforme en difficulté pour le test. A cela s’ajoute aussi l’enjeu de nomadisme qui implique un accès rapide et sûr à l’information ainsi qu’une consommation énergétique réduite. Les aspects sécurité, performances temporelles et faible consommation sont ainsi autant de paramètres à prendre en compte dans la définition de nouvelles méthodologies de test pour les systèmes intégrés de demain. Nous comptons avoir une activité soutenue sur ces différents aspects dans les années à venir. Cette activité sera soutenue par des collaborations avec d’autres partenaires académiques et avec de grands groupes industriels leader en Europe sur le marché des semiconducteurs. On soulignera notamment le projet de laboratoire commun entre Philips Caen et le LIRMM en cours de négociation avec le CNRS sur les aspects test de systèmes en boîtier ou SiP pour « Systems-in-Package », la participation au projet européen MEDEA+ Nanotest lancé en 2005 pour une durée de 4 ans sur les aspects gestion de la complexité et prise en compte des performances temporelles et faible consommation pour le test, la participation au pôle de compétitivité « solutions communicantes sécurisées » de la région PACA au travers des actions en cours avec STMicroelectronics sur le thème de la conception et du test des circuits sécurisés, la participation au réseau d’excellence PATENT-

263

DfMM lancé en 2004 pour une durée de 4 ans en ce qui concerne les problèmes d’industrialisation de MEMS.

3.1. Test des systèmes

Les avancés rapides des techniques de conception et de fabrication des circuits intégrés ont facilité la conception de systèmes complexes comprenant aujourd’hui des millions de transistors (1 milliard de transistors sur une puce de quelques cm2 d'ici 2010). Ces techniques utilisent des modules préconçus et prévérifiés : les cœurs du système. La préoccupation primordiale d’une conception à base de cœurs est son efficacité. En d’autres termes, la réutilisation de cœurs doit permettre de concevoir plus rapidement et plus efficacement les systèmes de demain. Cependant, si l'on ne porte pas attention à la conception pour la testabilité et à la génération de tests pour ces coeurs enfouis et le système complet, ce point risque de devenir le goulot d'étranglement du processus de développement des circuits intégrés et peut annuler les avantages liés à la conception à base de cœurs. Les actions menées sur les Infrastructures de test et la Compression de données doivent se poursuivre de façon conjointe de façon à proposer des méthodes d'optimisation temps de test /surface additionnelle au niveau système. Nous avons notamment travaillé jusque là à la proposition de méthodes de compression des vecteurs de test pour des circuits (cœurs) isolés, il nous faut encore travailler à la compression éventuelle des réponses de test et à l’acheminement de données compressées (vecteurs/réponses) au sein d’un système complet. Ces travaux se poursuivront dans le cadre du projet européen MEDEA+ NanoTest et d’une collaboration plus étroite avec la division Recherche et Développement de Philips Eindhoven. Jusqu’à nos jours, le test des circuits et systèmes électroniques a principalement été utilisé pour traquer les composants défectueux après fabrication afin de ne conserver que les éléments sains. Il a donc été longtemps considéré comme une technologie ayant un impact négatif. Avec l'arrivée des technologies fortement submicroniques, l'impact du test s'élargit d'une technologie d'examen sélectif (triage) vers une technologie d'aide au « déverminage » (debug) du premier silicium, vers une base pour la réparation des puces au cours de la fabrication, et vers une infrastructure pour le diagnostic et la tolérance aux fautes. Nous comptons poursuivre les travaux menés sur la validation et le test en étudiant l’application de la technique de mutation au déverminage. L'étude de l'adéquation des techniques de conception en vue du test au problème particulier des circuits sécurisés se poursuit dans le cadre d'une collaboration avec la société STMicroelectronics avec notamment une nouvelle thèse débutant fin 2005. Le développement de méthodes conjointes de conception en vue du test et de la sécurité s’avère aujourd’hui nécessaire pour harmoniser les flots de conception actuels.

3.2. Test des effets dynamiques

L’accroissement de la complexité des systèmes intégrés sur silicium pose de nombreux problèmes liés au coût et à la difficulté du test. Dans la feuille de route établie en 2003 par la SIA (Semiconductor Industry Association), on relève un certain nombre d’éléments qui induisent et induiront davantage dans le futur des changements dans les méthodologies de test à utiliser. Ces éléments sont liés à l’élévation des fréquences de fonctionnement, à l’augmentation des densités d’intégration, et à l’hétérogénéité des systèmes intégrés de nouvelle génération. Parmi ces éléments, on retrouve également comme éléments déterminants pour l’avenir du test la prise en compte des défauts temporels (ou fautes dynamiques) et des phénomènes de surconsommation durant le test. Ces éléments coїncident avec les travaux de recherche que nous avons menés jusqu’à présent et que nous poursuivrons au cours des prochaines années. Les travaux sur le test faible consommation se poursuivront avec la thèse de N. Badereddine. Les travaux sur le diagnostic de pannes temporelles dans les circuits logiques se poursuivront avec la thèse de A. Rousset dans le cadre du contrat européen MEDEA+ NanoTEST. Les travaux sur le test de fautes dynamiques dans les mémoires Flash embarquées ou empilées se poursuivront avec la thèse de O. Ginez dans le cadre d’une convention CIFRE avec la société ATMEL. Les travaux sur le test de fautes dynamiques dans les mémoires SRAM se poursuivront avec une nouvelle thèse (A. Ney) menée en collaboration avec la société Infineon dans le cadre du projet européen MEDEA+ NanoTEST portant sur le test des systèmes intégrés nanométriques de type SoC ou SiP. A plus long

264

terme, des travaux portant sur la recherche de solutions pour la conception de systèmes tolérants aux fautes dynamiques ou sur la mise au point de techniques de test spécifiques aux systèmes asynchrones pourraient être envisagés.

3.3. Test orienté défauts

Les travaux à venir s’inscrivent dans la continuité des recherches actuelles et concernent le problème de l’adéquation entre les modèles de fautes et les défauts réels en technologie CMOS. En effet avec l’évolution des technologies apparaissent sans cesse de nouveaux types de défaut dont la prise en compte se révèle primordiale pour la qualité du test. Concernant les défauts de percement de grille, il s’agit d’une part de compléter l’analyse préliminaire du comportement électrique des portes logiques dominos affectées de défauts de percements de grille pour être plus réaliste, notamment par la prise en compte de « keepers » dans l’architecture d’étude. D’autre part, une étude du comportement dynamique de cellules dominos avec percements de grille doit être développée afin d’obtenir à terme une modélisation exhaustive du défaut. Concernant la modélisation dynamique des courts-circuits résistifs, la collaboration avec l’université de Fribourg va se poursuivre afin d’intégrer un modèle paramétrique des fautes de délai induites par des courts-circuits résistifs au sein d’un outil logiciel de simulation de fautes. En parallèle des développements complémentaires qui découleront de ces résultats, l’étude sera élargie aux circuits ouverts résistifs. Finalement nous comptons approfondir l’étude démarrée récemment sur la modélisation des marginalités portant atteinte à l’intégrité du signal, et plus particulièrement concernant les défauts de « ground-bounce ». Ce problème peut en fait être abordé selon deux angles différents. Il s’agit d’une part de connaître et d’estimer finement les dégradations induites par ces phénomènes parasites afin d’essayer de les maîtriser par conception. Il s’agit d’autre part de développer des techniques de test capables de révéler ce type de défauts lorsque l’on n’est pas capable de les maîtriser par conception. Dans le premier cas, un certain nombre de chercheurs travaillent sur la modélisation physique et analytique des phénomènes parasites responsables des dégradations en vue de leur prévention par conception. Peu de travaux ont par contre été réalisés à ce jour concernant la mise au point de modèles en vue du développement de techniques de test. C’est donc notre objectif que d’appréhender et de modéliser les marginalités portant atteinte à l’intégrité du signal en vue de l’amélioration de la qualité du test.

3.4. Test des circuits analogiques, mixtes et microsystèmes

Les circuits analogiques ont été pendant de nombreuses années supplantés par les circuits digitaux et ne faisaient l'objet que de peu d'études particulières. Depuis une dizaine d’années on assiste à un retour en force de l'analogique, grâce notamment aux progrès technologiques importants accomplis dans la fabrication des circuits analogiques. Des fonctions analogiques sont ainsi aujourd'hui présentes dans la plupart des circuits mis sur le marché et les prévisions pour les années à venir confirment cette tendance. Dans le même temps, de plus en plus de systèmes complexes intégrés sur silicium intègrent à côté de l’électronique numérique classique, des dispositifs d’interface avec le monde réel tels que des capteurs/actionneurs et des éléments d’électronique analogique. Il est donc clair que l’avenir appartient aux systèmes hétérogènes intégrant à la fois des blocs fonctionnels numériques, analogiques et microsystèmes, et aux problèmes de test afférents. Concernant les travaux sur le test des Convertisseurs Analogique Numérique (CAN), nous comptons à court terme poursuivre le développement et la mise en œuvre des techniques d'auto-test intégré (BIST, pour Built-In-Self-Test) pour les CAN. A partir de la structure complète de test intégré pour signal d'entrée triangulaire déjà développée, il s'agit d'étendre le champ d'application au cas de signaux sinusoïdaux dans le but de généraliser cette méthode de test intégré à tous les types de convertisseurs. Il nous reste aussi à définir une solution viable d'intégration de la technique de test par FFT. Par la suite, l'idée est de se servir de ces structures BIST de CAN pour faciliter le test des blocs analogiques enfouis dans les circuits mixtes. Nous comptons aussi valider les différents flots de test de CAN sur des lots réels de convertisseurs dans la chaîne de production de Philips. Nous pourrons alors prendre contact avec les fabricants de

265

testeurs industriels (AGILENT, NPTest, TERADYNE…) pour leur proposer d’intégrer ce flot dans le logiciel de contrôle du testeur. A plus long terme, nous comptons utiliser l’expertise acquise en conception et en test pour développer des structures auto-calibrées. En effet l’utilisation de circuits intégrés mixtes, c’est-à-dire combinant des fonctions analogiques et des fonctions numériques sur la même puce microélectronique, s’est généralisée dans tous les domaines qui nécessitent l’acquisition, l’utilisation ou la génération de signaux physiques (donc analogiques), notamment les télécommunications, les applications multimédias, l’instrumentation en particulier médicale, l’imagerie ou encore la détection radar. De tels circuits permettent en effet de bénéficier de la robustesse et de la modularité du traitement numérique pour manipuler avec maîtrise et puissance les signaux analogiques du monde réel. Toutefois, l’augmentation de la complexité des systèmes induite par la coexistence de ces deux domaines se répercute sur la difficulté de la conception des composants impliquant une perte de rendement de fabrication et donc une augmentation du prix de revient des circuits. Une solution pour augmenter le rendement de fabrication consiste justement à « relâcher » les contraintes de conception et à calibrer le circuit après fabrication. Partant de cette idée, nous voulons proposer des architectures de CAN haute résolution auto-calibrés. Le système de compensation de ces CAN utiliserait les structures BIST que nous avons développées pour évaluer la valeur des paramètres à compenser. Dans ce contexte, nous avons mis en place une collaboration avec la société Philips-Caen et le laboratoire IXL de l’université de Bordeaux I. Concernant les travaux sur le test des microsystèmes, nous envisageons de poursuivre notre activité selon deux axes fort. Le premier concerne la problématique du test des systèmes en boitier ou SiP pour « Systems-in-Package », avec un intérêt particulier pour la prise en compte des MEMS. Ces travaux devraient s’inscrire dans le cadre du projet de laboratoire commun entre Philips-Caen et le LIRMM. En effet, Philips a développé un procédé adapté au report de MEMS sur substrat passif qui permet de créer autour du capteur fonctionnel une microcavité dont les paramètres environnementaux (taux d’humidité, pression, …) doivent être garantis par fabrication. Le contrôle de la qualité atmosphérique de la cavité est donc indispensable que ce soit après fabrication ou durant la durée de vie du système. Pour cela, une idée consiste à profiter de la possibilité d’avoir dans les systèmes SiP des capteurs intégrés capables d’être interrogés à tout moment. Il s’agit ainsi d’implanter une infrastructure sur silicium pour assurer les tests liés à la technologie. Les travaux envisagés concernent plus particulièrement l’étude et le développement de l’architecture électronique de test intégrée au plus près des capteurs environnementaux. Le deuxième axe concerne la problématique de l’industrialisation des micro- et nano-systèmes, et plus particulièrement le développement de solutions de conception en vue du test dédiées aux MEMS. Notre objectif est de proposer des méthodes de conception en vue du test en s’intéressant plus particulièrement aux méthodes de test structurelles (il est indispensable de démontrer l’absence de défaut plutôt que le bon fonctionnement du système), à la génération de stimuli électriques et à la modélisation électrique de défauts physiques. Nous nous appuierons pour cela sur les travaux en cours au laboratoire en matière de conception de micro- et nano-systèmes, l’objectif étant à terme de disposer de méthodes généralisables permettant de concevoir des systèmes auto-testables. Ces travaux devraient s’inscrire pour partie dans le cadre du réseau d’excellence européen PATENT-DfMM.

266



NOM Prénom (Financement) Titre Durée Date de

Soutenance Devenir

Beroulle Vincent 1 (AMN)

Conception et Test de Microsystèmes Monolithiques CMOS

piezoresistifs : Application à un Capteur de Champ Magnétique

3 ans 31-oct-02 MCF INPG

Pouget Julien (MRT)

Test des Systèmes sur Puce : Ordonnancement et Exploration des

Solutions Architecturales 3 ans 08-nov-02 Ingénieur R&D

STMicroelectronics

Faure Philippe (MRT)

Test Orienté Utilisateur des Circuits Configurables de Type FPGA à

Base de SRAM 3 ans 19-déc-02

Vogel Isabelle (Contrat INTEL)

Utilisation Pratique du Reset Partiel : Initialisation pour le Test Intégré de

Circuits Fortement Séquentiels 3 ans 20-déc-02 Mère au foyer

Comte Mariane (MRT)

Etude des corrélations entre paramètres statiques et dynamiques des CAN en vue d’optimiser leur flot

de test

3 ans 11-juil-03 MCF UM2

Bonhomme Yannick (MRT)

faible consommation des circuits munis de chaînes de scan 3 ans 25-sept-03

Chercheur permanent CEA-LIST

Gallière Jean-Marc (Enseignant du

secondaire)

Etude et Modélisation électrique du court-circuit grille-canal dans les

transistors MOS 4 ans 12-déc-03 PRAG Polytech’

Montpellier

Dardalhon Muriel (Bourse CNES)

Contribution à l’Analyse de la Fiabilité des Microsystèmes – Prise en Compte des Contraintes liées à

l’Environnement Spatial

3 ans 17-déc-03 Ingénieur DALSA Semiconductor Inc

Héron Olivier (MRT)

Test de pannes temporelles dans les circuits programmables de type

FPGA-SRAM 3 ans 08-nov-04

Chercheur permanent CEA-LIST

Poirier Régis (MRT)

Compression des données de test pour le test des circuits intégrés 3 ans 26-nov-04 Ingénieur R&D

Philips

Dilillo Luigi (MRT)

Test de fautes dynamiques dans les mémoires SRAM 3 ans 08-juin-05

Post-Doctorant, Université

Southampton, UK

Dumas Norbert 1 (BDI CNRS / Région)

Conception et test d’une microboussoule sur puce 3 ans 20-oct-05

Post-Doctorant, Université

Lancaster, UK

Hely David (CIFRE STM) Test des circuits sécurisés 3 ans 16-déc-05 Ingénieur

STMicroelectronics

1 50% Projet TCSI – 50% Projet CCSI

267

4.2. HDR

• P. Girard. Contribution au Test des Circuits Intégrés Numériques. Soutenance : 28 novembre 2003.

4.3. Publications

Livres - Audience nationale

[1] Azaïs F., Bernard S., Bertrand Y., Flottes M.L., Girard P., Landrault C., Latorre L., Pravossoudovitch S., Renovell M., Rouzeyre B. Test de Circuits et Systèmes Intégrés - Traité EGEM, série Electronique et microélectronique – Hermès Science, ISBN: 2-7462-0864-4 - 324 pages - 2004.


[1] Azaïs F., Nouet P. Analog and Mixed-Signal Test Bus: IEEE 1149.4 Test Standard - Springer, ISBN: 1-4020-7724-6 - Test and Design-for-Testability in Mixed-Signal Integrated Circuits - 28 pages - 2004.


[1] Landrault C. Le Test - Traité EGEM, série Electronique et microélectronique – Hermès Science, ISBN: 2-7462-0434-7- Conception Logique et Physique des Systèmes Monopuces - pp. 107-142 - 2002.

Edition d’ouvrages2 - Audience internationale

[1] Renovell M. ; Kajihara S., Ai-Bahadly I., DemidenkoS. DELTA'02: International Workshop on Electronic Design, Test and Applications - IEEE Computer Society, ISBN: 0-7695-1453-3 - 517 pages – 2002. [2] Glesner M., Zipf P. ; Renovell M. FPL'02: Field-Programmable Logic and Applications – Springer, ISBN: 3-540-44108-5 - 1187 pages - 2002, Lecture Notes in Computer Science Vol. 2438. [3] Robert M. ; Rouzeyre B. ; Piguet C. ; Flottes M.L. SoC Design Methodologies – Springer, ISBN: 1-4021-7148-5 – 496 pages – 2002, Series: IFIP International Federation for Information Processing Vol. 90. [4] Girard P. Journal of Low Power Electronics - ASP: American Scientific Publishers, 2005, vol. 1, n° 1. - 95 pages.

Revues internationales avec comité de lecture

[1] Renovell M., Azaïs F., Bertrand Y. Improving Defect Detection in Static-Voltage Testing In IEEE Design and Test of Computers, 2002, vol. 17, n° 6. - pp. 83-89. [2] Azaïs F., Bernard S., Bertrand Y., Renovell M. Analog Built-In Saw-Tooth Generator for ADC Histogram Test In MEJO: Microelectronics Journal, 2002, vol. 33, n° 10. - pp. 781-789. [3] Girard P., Landrault C., Pravossoudovitch S., Virazel A., Wunderlich H.J. High Defect Coverage with Low Power Test Sequences in a BIST Environment In IEEE Design and Test of Computers, 2002, vol. 19, n° 5. - pp. 44-52. [4] Girard P. Survey of Low-Power Testing of VLSI Circuits In IEEE Design and Test of Computers, 2002, vol. 19, n° 3. - pp. 82-92. [5] Dardalhon M. ; Berouille V., Latorre L., Nouet P. ; Perez G., Nicot J.M., Oudea C. Reliability Analysis of CMOS MEMS Structures Obtained by Front Side Bulk Micromachining In Microelectronics Reliability, 2002, vol. 42. - pp. 1777-1782


268

[6] Flottes M.L., Rouzeyre B., Volpe L. Improving Datapath Testability by Modifying Controller Specification In VLSI Design, 2002, vol. 15, n° 2. - pp. 491-498. [7] David R., Girard P., Landrault C., Pravossoudovitch S., Virazel A. Hardware Generation of Random Single Input Change Test Sequence In Journal of Electronic Testing: Theory and Application (JETTA), 2002, vol. 18, n° 2. - pp. 145-157. [8] Renovell M., Galliere J.M., Azaïs F., Bertrand Y. Modeling the Random Parameter Effects in a Non-Split Model of Gate Oxide Short In Journal of Electronic Testing: Theory and Application (JETTA), 2003, vol. 19, n° 4. - pp. 377-386. [9] Bernard S., Azaïs F., Bertrand Y., Renovell M. On-Chip Generation of Ramp and Triangle-Wave Stimuli for ADC BIST In Journal of Electronic Testing: Theory and Application (JETTA), 2003, vol. 19, n° 4. - pp. 469-479. [10] Azaïs F., Bernard S., Bertrand Y., Comte M., Renovell M. A-to-D Converter Static Error Detection from Dynamic Parameter Measurements In MEJO: Microelectronics Journal, 2003, vol. 34, n° 10. - pp. 945-953. [11] Kac U., Novak F., Azaïs F., Nouet P., Renovell M. Extending IEEE Std. 1149.4 Analog Boundary Modules to Enhance Mixed-Signal Test In IEEE Design and Test of Computers, 2003, vol. 20, n° 2. - pp. 32-39. [12] Fagot C., Gascuel O., Girard P., Landrault C. A Ring Architecture Strategy for BIST Test Pattern Generation In Journal of Electronic Testing: Theory and Application (JETTA), 2003, vol. 19, n° 3. - pp. 223-231. [13] Flottes M.L., Landrault C., Petitqueux A. An Unified DFT Approach for BIST and External Test In Journal of Electronic Testing: Theory and Application (JETTA), 2003, vol. 19, n° 1. - pp. 49-60. [14] Azaïs F., Bertrand Y., Renovell M., Ivanov A., Tabatabaei S. An All-Digital DFT Scheme for Testing Catastrophic Faults in PLLs In IEEE Design and Test of Computers, 2003, vol. 20, n° 1. - pp. 60-67. [15] Martin Da., Desplats R., Haller G. ; Azaïs F., Nouet P. Automated Diagnosis and Probing Flow for Fast Fault Localization in IC - Elsevier. In Microelectronics Reliability, 2004, vol. 44, n° 9/11. - pp. 1553-1558. [16] Bonhomme Y., Girard P., Guiller L., Landrault C., Pravossoudovitch S. Power-Driven Routing-Constrained Scan Chain Design In Journal Of Electronic Testing: Theory And Application (JETTA), 2004, vol. 20, n° 6. - pp. 647-660. [17] Bouchakour R., Portal J.M. ; Galliere J.M., Azaïs F., Bertrand Y., Renovell M. A Compact DC Model of Gate Oxide Short Defect In Microelectronic Engineering, 2004, vol. 72, n° 1-4. - pp. 140-148. [18] Azaïs F., Bernard S., Bertrand Y., Comte M., Renovell M. Correlation Between Static and Dynamic Parameters of A-to-D Converters: In the View of a Unique Test Procedure - Kluwer. In Journal of Electronic Testing: Theory and Application (JETTA), 2004, vol. 20, n° 4, pp. 375-387. [19] Bernard S., Comte M., Azaïs F., Bertrand Y., Renovell M. Efficiency of Spectral-Based ADC Test Flows to Detect Static Errors - Kluwer. In Journal of Electronic Testing: Theory and Application (JETTA), 2004, vol. 20, n° 3. - pp. 257-267 [20] Girard P., Bonhomme Y. Low Power Scan Chain Design: A Solution for an Efficient Tradeoff Between Test Power and Scan Routing - ASP: American Scientific Publishers. In Journal of Low Power Electronics, 2005, vol. 1, n° 1. - pp. 85-95 . [21] Dilillo L., Girard P., Pravossoudovitch S., Virazel A. ; Borri S., Hage-Hassan M. Efficient March Test Procedure for Dynamic Read Destructive Fault Detection in SRAM Memories - Springer. In Journal of Electronic Testing: Theory and Application (JETTA), 2005, vol. 21, n° 5, pp. 551-561.

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[22] Borri S., Hage-Hassan M. ; Dilillo L., Girard P., Pravossoudovitch S., Virazel A. Analysis of Dynamic Faults in Embedded-SRAMs: Implications for Memory Test - Springer. In Journal of Electronic Testing: Theory and Application (JETTA), 2005, vol. 21, n° 2, pp. 169-179. [23]Balen T.R., Andrade A. ; Azaïs F. ; Lubaszewski M. ; Renovell M. Applying the Oscillation Test Strategy to FPAA's Configurable Analog Blocks In Journal Of Electronic Testing: Theory and Application (JETTA), 2005, vol. 21, n° 2, pp. 135-146. [24] Girard P., Héron O., Pravossoudovitch S., Renovell M. Delay Fault Testing of Look-Up Tables in SRAM-Based FPGAs In Journal of Electronic Testing: Theory and Application (JETTA), 2005, vol. 21, n° 1. - pp. 43-55. [25] Azaïs F. ; Lubaszewski M. ; Nouet P., Renovell M. A Strategy for Optimal Test Point Insertion in Analog Cascaded Filters In Journal of Electronic Testing: Theory and Application (JETTA), 2005, vol. 21, n° 1. - pp. 9-16. [26] Gallière J.M., Renovell M., Azaïs F., Bertrand Y. Delay Testing Viability of Gate Oxide Short Defect In Journal of Computer Science and Technology, 2005, vol. 20, n° 2. - pp. 195-200. [27] Azaïs F., Bernard S., Comte M., Bertrand Y., Renovell M. Efficiency of Optimized Dynamic Test Flows for ADCs: Sensitivity to Specifications - Kluwer Academic Publisher. In Journal of Electronic Testing: Theory and Application (JETTA), 2005, vol. 21, n° 3, pp. 291-298. [28] Polian I., Engelke P. ; Renovell M. ; Becker P. Modeling Feedback Bridging Faults with Non-Zero Resistance - Kluwer. In Journal Of Electronic Testing: Theory and Application (JETTA), 2005, vol. 21, n° 1. - pp. 57-69.

Conférences internationales avec actes et comité de lecture

[1] Bertrand Y., Flottes M.L., Azaïs F., Bernard S., Latorre L., Lorival R. A Remote Access to Engineering Test Facilities for the Distant Education of European Microelectronics Students - FIE'02: Frontiers in Education Conference, 2002. - T2E-24. [2] Flottes M.L., Pouget J., Rouzeyre B. Power-Constrained Test Scheduling for SoCs Under a "no session" Scheme - SoC Design Methodologies, 2002. - pp. 375-386. - (11th). [3] Renovell M., Faure P. ; Prinetto P., Zorian Y. Testing the Unidimensionnal Interconnect Architecture of Symmetrical SRAM - Based FPGA - IEEE International Workshop on Electronic Design, Test and Applications, 2002. - pp. 297-301. [4] Renovell M., Gallière J.M., Azaïs F., Bertrand Y. Modeling Gate Oxide Short Defects in CMOS Minimum Transistors - ETW'02: IEEE European Test Workshop, 2002. - pp. 15-20. - (7th). [5] Renovell M., Gallière J.M., Azaïs F., Bertrand Y. Low Voltage Testing of Gate Oxide Short in CMOS Technology - DDECS'02: 5th IEEE International Workshop on Design and Diagnostics of Electronic Circuits and Systems, 2002. - pp. 168-174. - (5th). [6] Flottes M.L., Pouget J., Rouzeyre B. A Heuristic for Test scheduling at System Level - DATE'02: Design Automation and Test in Europe, 2002. - p. 1124. [7] David R. ; Girard P., Landrault C., Pravossoudovitch S., Virazel A. Random Adjacent Sequences: An Efficient Solution for Logic BIST - SoC Design Methodologies, 2002. - pp. 413-424. - (11th). [8] David R. ; Girard P., Landrault C., Pravossoudovitch S., Virazel A. On Using Efficient Test Sequences for BIST - VTS'02: 20th IEEE VLSI Test Symposium, 2002. - pp. 145-150. - (20th). [9] Bonhomme Y., Girard P., Landrault C., Pravossoudovitch S. Test Power: A Big Issue in Large SOC Design - IEEE International Workshop on Electronic Design, Test and Applications, 2002. - pp. 447-449. - (1st).

270

[10] Bonhomme Y., Girard P., Landrault C., Pravossoudovitch S. Power Driven Chaining of Flip-Flops in Scan Architectures - ITC'02: International Test Conference, 2002. - pp. 796-803. [11] Bertrand Y., Flottes M.L., Azaïs F., Bernard S., Latorre L., Lorival R. European Network for Test Education - DELTA'02: 1st International Workshop on Electronic Design, Test and Applications, 2002. - pp. 230-239. - (1st). [12] Bertrand Y., Flottes M.L., Azaïs F., Bernard S., Latorre L., Lorival R. EuNICE-Test Project: A remote Access to Engineering Test for European Universities - EWME'02: European Workshop on MicroElectronics Education, 2002. - pp. 133-136. - (4th). [13] Berouille V., Bertrand Y., Latorre L., Nouet P. On the Use of an Oscillation-Based Test Methodology for CMOS Micro-Electro-Mechanichal Systems - DATE'02: Design Automation and Test in Europe, 2002. - p. 1120. [14] Berouille V., Latorre L. ; Dardalhon M., Oudea C., Perez G., Pressecq F. ; Nouet P. Impact of Technology Spreading on MEMS Design Robustness - SoC Design Methodologies, 2002. - pp. 241-251. - (11th). [15] Berouille V., Bertrand Y., Latorre L., Nouet P. Evaluation of the Oscillation-Based Test Methodology for Micro-Electro-Mechanical Systems - VTS'02: 20th IEEE VLSI Test Symposium, 2002. - pp. 439-444. - (20th). [16] Bernard S., Azaïs F., Bertrand Y., Renovell M. A High Accuracy Triangle-Wave Signal Generator for On-Chip ADC Testing - ETW'02: IEEE European Test Workshop, 2002. - pp. 89-94. - (7th). [17] Azaïs F., Bernard S., Bertrand Y., Renovell M. On-Chip Generator of a Saw-Tooth Test Stimulus for ADC BIST - SoC Design Methodologies, 2002. - pp. 425-436. [18] Renovell M., Gallière J.M., Azaïs F., Bertrand Y. A Non-Split Model for Realistic Gate Oxide Short in CMOS Technology - DCIS'02: 17th International Conference on Design of Circuits and Integrated Systems, 2002. - pp. 197-204. - (17th). [19] Dilillo L., Girard P., Pravossoudovitch S., Virazel A., Borri S. Comparison of Open and Resistive-Open Defect Test Conditions in SRAM Address Decoders - IEEE Computer Society. - ATS'03: 12th IEEE Asian Test Symposium, 2003. - pp. 250-255. [20] Renovell M., Gallière J.M., Azaïs F., Bertrand Y. Delay Testing of MOS Transistor with Gate Oxide Short - IEEE Computer Society. - ATS'03: 12th IEEE Asian Test Symposium, 2003. - pp. 168-173. [21] Engelke P., Polian I. ; Renovell M. ; Becker P. Simulating Resistive Bridging And Stuck-At Faults - ITC'03: International Test Conference, 2003. - pp. 1051-1059. [22] Bernard S., Comte M., Azaïs F., Bertrand Y., Renovell M. A New Methodology for ADC Test FLow Optimization - ITC'03: International Test Conference, 2003. - pp. 201-209. [23] Bonhomme Y., Girard P., Guiller L., Landrault C., Pravossoudovitch S. Efficient Scan Chain Design for Power Minimization During Scan Testing Under Routing Constraint - ITC'03: International Test Conference, 2003. - pp. 488-493. [24] Renovell M. Testing Challenges for Modern FPGAs - ECS'03: 4th Electronic Circuits and Systems, 2003. - pp. 1-9. - (4th). [25] Girard P., Héron O., Pravossoudovitch S., Renovell M. Defect Analysis for Delay-Fault BIST in FPGAs - IOLTS'03: 9th International On-Line Testing Symposium, 2003. - pp. 124-128. - (9th). [26] Bertrand Y., Flottes M.L., Balado L., Figueras J., Biasizzo A., Novak F., Di Carlo S., Prinetto P., Pricopi N., Wunderlich H.J., Van Der Heyden J-P. Test Engineering Education in Europe: The EuNICE-Test Project - MSE'03: 2nd International Conference on Microelectronic Systems Education, pp. 85-86.

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[27] Girard P., Héron O., Pravossoudovitch S., Renovell M. Requirements for Delay Testing of Look-Up Tables in SRAM-Based FPGAs - ETW'03: IEEE European Test Workshop, 2003. - pp. 147-152. [28] Pouget J., Larsson E., Peng Z., Flottes M.L., Rouzeyre B. An Efficient Approach To Soc Wrapper Design, TAM Configuration and Test Scheduling - ETW'03: IEEE European Test Workshop, 2003. - pp. 51-56. [29] Borri S., Hage-Hassan M., Girard P., Pravossoudovitch S., Virazel A. Defect-Oriented Dynamic Fault Models for Embedded-SRAMs - ETW'03: IEEE European Test Workshop, 2003. - pp. 23-28. [30] Renovell M. Digital and Analog System Testing: Fundamentals and New Challenges - IEEE. - ICM'04: 16th International Conference on Microelectronics, 2004. - pp. 8-10. - (16th). [31] Zenteno A., Champac V.H., Renovell M., Azaïs F. Analysis and Attenuation Proposal in Ground Bounce - IEEE. - ATS'04: 13th IEEE Asian Test Symposium, 2004. - pp. 460-463. - (13th). [32] Girard P., Héron O., Pravossoudovitch S., Renovell M. BIST of Delay Faults in the Logic Architecture of Symmetrical FPGAs - IEEE Computer Society. - IOLTS'04: 10th International On-Line Testing Symposium, 2004. - pp. 187-192. - (10th). [33] Hely D., Flottes M.L., Bancel F., Rouzeyre B., Berard N., Renovell M. Scan Design and Secure Chip - IEEE. - IOLTS'04: 10th International On-Line Testing Symposium, 2004. - pp. 219-224. [34] Balen T.R., Andrade A. ; Azaïs F., Lubaszewski M., Renovell M. An Approach to the Built-in-Self of Field Programmable Analog Arrays - VTS'04: 22nd IEEE VLSI Test Symposium, 2004. - pp. 383-388. [35] Dilillo L., Girard P., Pravossoudovitch S., Virazel A., Borri S., Hage-Hassan M. Resistive-Open Defects in Embedded-SRAM Core Cells: Analysis and March Test Solution - IEEE. - ATS'04: 13th IEEE Asian Test Symposium, 2004. - pp. 266-271. [36] Girard P., Héron O., Pravossoudovitch S., Renovell M. Manufacturing-Oriented Testing of Delay Faults in the Logic Architecture of Symmetrical FPGAs - IEEE. - ETS'04: 9th IEEE European Test Symposium, 2004. - pp. 117-122. - (9th). [37] Dumas N., Azaïs F., Latorre L., Nouet P. Electrically-Induced Thermal Stimuli for MEMS Testing - IEEE. - ETS'04: 9th IEEE European Test Symposium, 2004. - pp. 60-65. - (9th). [38] Krundel L., Kumar Goel S., Marinissen E.J., Flottes M.L., Rouzeyre B. User-Constrained Test Architecture Design for Modular SOC Testing - IEEE. - ETS'04: 9th IEEE European Test Symposium, 2004. - pp. 80-85. - (9th). [39] Dilillo L., Girard P., Pravossoudovitch S., Virazel A., Borri S., Hage-Hassan M. Dynamic Read Destructive Faults in Embedded-SRAMs: Analysis and March Test Solution - IEEE. - ETS'04: 9th IEEE European Test Symposium, 2004. - pp. 140-145. - (9th). [40] Engelke P., Polian I., Renovell M., Becker P. Automatic Test Pattern Generation for Resistive Bridging Faults - IEEE. - ETS'04: 9th IEEE European Test Symposium, 2004. - pp. 160-165. - (9th). [41] Bonhomme Y., Yoneda T., Fujiwara H., Girard P. An Efficient Scan Tree Design for Test Time Reduction - IEEE. - ETS'04: 9th IEEE European Test Symposium, 2004. - pp. 174-179. - (9th). [42] Martin Da., Desplats R., Haller G., Azaïs F., Nouet P. Optimised Probing Flow for High Speed Fault Localization - ISTFA'04: International Symposium on Testing and Failure Analysis, 2004 - pp. 176-180. [43] Balen T.R., Andrade Jr A., Azaïs F., Lubaszewski M., Renovell M. Testing the Configurable Analog Blocks of Field Programmable Analog Arrays - ITC'04: International Test Conference, 2004. - pp. 893-902.

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[44] Larsson E., Pouget J., Peng Z. Defect-Aware SOC Test Scheduling - VTS'04: 22nd IEEE VLSI Test Symposium, 2004. - pp. 359-364. - (22nd). [45] Engelke P., Polian I., Renovell M., Seshadri B., Becker P. The Pros and Cons of Very-Low-Voltage Testing: An Analysis Based on Resistive Bridging Faults - VTS'04: 22nd IEEE VLSI Test Symposium, 2004. - pp. 171-178. - (22nd). [46] Tahoori M.B., Mccluskey E.J., Renovell M., Faure P. A Multi-Configuration Strategy for an Application Dependant Testing of FPGAs - VTS'04: 22nd IEEE VLSI Test Symposium, 2004. - pp. 154-159. [47] Dilillo L., Girard P., Pravossoudovitch S., Virazel A., Borri S. March iC-: An Improved Version of March C- for ADOFs Detection - VTS'04: 22nd IEEE VLSI Test Symposium, 2004. - pp. 129-134. - (22nd). [48] Flottes M.L., Poirier R., Rouzeyre B. An Arithmetic Structure for Test Data Horizontal Compression - DATE'04: Design, Automation and Test in Europe, 2004. - pp. 428-434. [49] Bonhomme Y., Girard P., Guiller L., Landrault C., Virazel A., Pravossoudovitch S. Design of Routing-Constrained Low Power Scan Chains - DATE'04: Design, Automation and Test in Europe, 2004. - pp. 62-67. [50] Bonhomme Y., Girard P., Guiller L., Landrault C., Pravossoudovitch S., Virazel A. Design of Routing-Constrained Low Power Scan Chains - IEEE Computer Society. - DELTA'04: 2nd International Workshop on Electronic Design, Test and Applications, 2004. - pp. 287-292. [51] Flottes M.L., Poirier R., Rouzeyre B. On Using Test Vector Differences for Reducing Test Pin Numbers - IEEE Computer Society. - DELTA'04: 2nd International Workshop on Electronic Design, Test and Applications, 2004. - pp. 275-280. - (2nd). [52] Flottes M.L., Bertrand Y., Balado L., Lupon E., Biasizzo A., Novak F., Di Carlo S., Prinetto P., Pricopi N., Wunderlich H.J. Digital, Memory and Mixed-Signal Test Engineering Education: Five Centres of Competences in Europe - IEEE Computer Society. - DELTA'04: 2nd International Workshop on Electronic Design, Test and Applications, 2004, pp. 135-139. [53] Girard P., Héron O., Pravossoudovitch S., Renovell M. High Quality TPG for Delay Faults in Look-Up Tables of FPGAs - IEEE Computer Society. - DELTA'04: 2nd International Workshop on Electronic Design, Test and Applications, 2004. - pp. 83-88. - (2nd). [54] Renovell M. Principe et Problèmatique pour le Test des System-0n-Chip - SCS'04: Signaux, Circuits et Systèmes, 2004. - pp. 1-3 : (1ère). [55] Badereddine N., Girard P., Pravossoudovitch S., Virazel A., Landrault C. Power-Aware Scan Testing for Peak Power Reduction - VLSI-SOC'05: IFIP International Conference on Very Large Scale Integration, 2005.. [56] Badereddine N., Girard P., Pravossoudovitch S., Virazel A., Landrault C. Why Do We Need to Reduce Peak Power Consumption During Scan Capture ? - Springer. - PATMOS'05: 15th International Workshop on Power and Timing Modeling, Optimization and Simulation, 2005, pp. 540-549. [57] Hely D., Bancel F., Flottes M.L., Rouzeyre B. Test Control for Secure Scan Designs - IEEE. - ETS'05: European Test Symposium, 2005. - pp. 190-195 - (10th). [58] Dilillo L., Girard P., Pravossoudovitch S., Virazel A., Hage-Hassan M. Resistive-Open Defect Influence in SRAM Pre-Charge Circuits: Analysis and Characterization - IEEE. - ETS'05: European Test Symposium, 2005. - pp. 116-121- (10th). [59] Mailly F., Azaïs F., Dumas N., Latorre L., Nouet P. Towards On-Line Testing of MEMS Using Electro-Thermal Excitation - IEEE. - ETS'05: European Test Symposium, 2005. - pp. 76-81 - (10th).

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[60] Kerkhoff H.G., Zhang X., Liu H., Richardson A., Nouet P., Azaïs F. Vhdl-Ams Fault Simulation for Testing DNA Bio-Sensing Arrays – a paraître dans IEEE Sensors Conference, 2005. [61] Dilillo L., Girard P., Pravossoudovitch S., Virazel A., Bastian M. Resistive-Open Defect Injection in SRAM Core-Cell: Analysis and Comparison Between 0.13 um and 90 nm Technologies - DAC'05: Design Automation Conference, 2005. - pp. 857-862. [62] Pereira G., Andrade A., Balen T.R., Lubaszewski M., Azaïs F., Renovell M. Testing the Interconnect Networks and I/O Resources of Field Programmable Analog Arrays - IEEE Computer Society - VTS'05: 23rd IEEE VLSI Test Symposium, 2005. - pp. 389-400. [63] Polian I., Sandip Kundu, Gallière J.M., Engelke P., Renovell M., Becker P. Resistive Bridge Fault Model Evolution From Conventional to Ultra Deep Submicron Technologies - IEEE Computer Society. - VTS'05: 23rd IEEE VLSI Test Symposium, 2005. - pp. 343-348. [64] Dumas N., Azaïs F., Latorre L., Nouet P. On-Chip Electro-Thermal Stimulus Generation for a MEMS-Based Magnetic Field Sensor - IEEE Computer Society. - VTS'05: 23rd IEEE VLSI Test Symposium, 2005. - pp. 213-218. [65] Dilillo L., Girard P., Pravossoudovitch S., Virazel A., Hage-Hassan M. Data Retention Fault in SRAM Memories: Analysis and Detection Procedures - IEEE Computer Society. - VTS'05: 23rd IEEE VLSI Test Symposium, 2005. - pp. 183-188. [66] Comte M., Ohtake S. ; Fujiwara H., Renovell M. Electrical Behavior of GOS Faults in Domino Logic - IEEE. - DDECS'05: IEEE Workshop on Design and Diagnostics of Electronic Circuits and Systems, 2005. - pp. 210-215. [67] Badereddine N., Girard P., Pravossoudovitch S., Landrault C., Virazel A. Peak Power Consumption During Scan Testing: Issue, Analysis and Heuristic Solution / - IEEE. - DDECS'05: IEEE Workshop on Design and Diagnostics of Electronic Circuits and Systems, 2005, pp. 151-159. [68] Renovell M., Tanguy S. A Set of Test Configurations for the Global Routing of Hierarchical SRAM-Based FPGA - IEEE. - DDECS'05: IEEE Workshop on Design and Diagnostics of Electronic Circuits and Systems, 2005. - pp. 47-54. [69] Bonhomme Y., Yoneda T., Fujiwara H., Girard P. Test Application Time Reduction with a Dynamically Reconfigurable Scan Tree Architecture - IEEE. - DDECS'05: IEEE Workshop on Design and Diagnostics of Electronic Circuits and Systems, 2005. - pp. 19-26. [70] Scholive M. , Berouille V., Robach C., Flottes M.L., Rouzeyre B. Mutation Sampling Technique for the Generation of Structural Test Data - IEEE Computer Society. - DATE'05: Design, Automation and Test in Europe, 2005. - p 1022. [71] Latorre L., Bertrand Y., Flottes M.L., Robert M. Test Engineering Education in Europe: The EuNICE-Test Project – à paraître dans EDUTECH’05, 2005.

Conférences invitées - Audience internationale

[1] Bonhomme Y., Girard P., Landrault C., Pravossoudovitch S. Power Conscious Testing - EWDTC'03: East-West Design & Test Conference, 2003. - pp. 29-31. [2] Renovell M. Structural Testing of Modern Reconfigurable Chips - EWDTC'03: East-West Design & Test Conference, 2003. - pp. 5-9. [3] Azaïs F. Towards Low-Cost Testing of Analog-to-Digital Converters - Workshop on the Testing of High Resolution Mixed-Signal Interfaces, 2004. [4] Nouet P. Electrically-Induced Thermal Stimuli for MEMS Testing - 1st PATENT-DfMM Summer School, 2004.

274

[5] Nouet P. Tutorial on Test Engineering and Design for Testability of Micro- and Nano- Systems - 1st PATENT-DfMM Summer School, 2004. [6] Renovell M. Fundamentals of System Testing: Challenges for System-On-Chips - ICM'04: 16th International Conference on Microelectronics, 2004. - pp. 176-180. [7] Renovell M. Realistic Fault Models for Defects in Electronic Circuits - BEC'04: International Baltic Electronic Conference, 2004. - pp. 33-37. [8] Flottes M.L. Testing a secure device: high coverage with very low observability – Table Ronde “Security vs test quality: can we only have one at a time”, IEEE ITC’04 : International test Conference, Charlotte, USA, oct. 2004. [9] Landrault C. Functional Memory Testing - EWDTW: East-West Design & Test International Workshop, 2004. [10] Girard P. European Projects: What Type of Instruments for what Type of Research ?- 1st Reconfigurable Communication-Centric SoCs Workshop, 2005. [11] Dilillo L., Girard P., Pravossoudovitch S., Virazel A., Hage-Hassan B. Test Solutions for Dynamic Faults in SRAM Memories - MEDEA + Design Automation Conference, 2005. [12] Azaïs F. Test of a CMOS Micro Compass – 2nd PATENT-DfMM Summer School, 2005.

Conférences invitées - Audience nationale

[13] Girard P. Test de Fautes de Délai dans les Circuits Intégrés Numériques - Réunion Action Spécifique CNRS "TestSOC-MRF", 2004.

Congrès internationaux avec comité de lecture et actes à diffusion restreinte

[1] Flottes M.L., Poirier R., Rouzeyre B. A Simple and Effective Compression Scheme for Test Pins Reduction - HLDVT'02: IEEE International Workshop on High Level Design Validation and Test, 2002. - pp. 165-168. - (7th). [2] Azaïs F., Bernard S., Bertrand Y., Comte M., Renovell M. Evaluation of ADC Static Parameters via Frequency Domain - IMSTW'02: 8th IEEE International Mixed-Signal Testing Workshop, 2002. - pp. 165-169. - (8th). [3] Azaïs F., Bertrand Y., Calvano J.V., Lubaszewski M., Nouet P., Renovell M. Designing Testable Analog Filters with Optimal DFT Insertion - IMSTW'02: 8th IEEE International Mixed-Signal Testing Workshop, 2002. - pp. 201-203. - (8th). [4] Azaïs F., Nouet P., Kac U., Novak F. Design of an IEEE 1149.4 Test Chip with Extended ABM Functionality - IMSTW'02: 8th IEEE International Mixed-Signal Testing Workshop, 2002. - pp. 153-159. - (8th). [5] Vogel I., Flottes M.L., Landrault C. Initialization of Partially LBISTed Sequential Circuits - ETW'02: IEEE European Test Workshop, 2002. [6] Kac U., Novak F., Azaïs F., Nouet P. Experimental Test Infrastructure Suppporting IEEE 1149.4 Standard - ETW'02: IEEE European Test Workshop, 2002. - poster. [7] BonhommeY., Girard P., Landrault C., Pravossoudovitch S. Scan Cell Ordering for Low Power Scan Testing - ETW'02: IEEE European Test Workshop, 2002. [8] Bertrand Y. European Network for Education in Microelectronics: Mutualization of Common Facilities and Evolution towards Remote Experiments - INTERTECH'02: 7th International Conference on Engineering and Technology Education, 2002. - paper 221. - (7th).

275

[9] Kac U., Novak F., Azaïs F., Nouet P., Renovell M. Implementation of an Experimental IEEE 1149.4 Mixed-Signal Test Chip - BTW'02: Board Test Workshop, 2002. - paper 4.2. [10] Comte M., Azaïs F., Bernard S., Bertrand Y., Renovell M. On the Evaluation of ADC Static Parameters Through Dynamic Testing - ADDA&EWADC'02: Advanced A/D and D/A Conversion Techniques and Their Applications & ADC Modelling and Testing, 2002. - pp. 95-98. [11] Renovell M., Gallière J.M., Azaïs F., Bertrand Y. Non-Linear and Non-Split Transistor MOS Model for Gate Oxyde Short - DBT'02: IEEE International Workshop on Defect Based Testing, 2002. - pp. 11-16. [12] Dardalhon M., Dzeukou M.O., Berouille V., Latorre L., Nouet P., Perez G., Oudea C. Impact of Environmental Parameters on CMOS MEMS Structures - CANEUS'02, 2002. [13] Berouille V., Bertrand Y., Latorre L., Nouet P. Testing Resonant Micro-Electro-Mechanical Sensors Using the Oscillation-Based Test Methodology - LATW'02: 3rd IEEE Latin American Test Workshop, 2002. - pp. 99-104. - (3rd). [14] Gonsales A., Lubaszewski M., Carro L., Renovell M. A New FPGA for DSP Applications Integrating BIST Capabilities - LATW'02: 3rd IEEE Latin American Test Workshop, 2002. - pp. 76-81. - (3rd). [15] Azaïs F., Bernard S., Bertrand Y., Comte M., Renovell M., Lubaszewski M. Estimating Static Parameters of A-to-D Converters from Spectral Analysis - LATW'02: 3rd IEEE Latin American Test Workshop, 2002. - pp. 174-179. - (3rd). [16] Bernard S., Azaïs F., Comte M., Bertrand Y., Renovell M. Automatic Generation of LH-BIST Architecture for ADC Testing - IWADC'03: IEEE International Workshop on ADC Modelling and Testing, 2003. - pp. 7-12. [17] Comte M., Azaïs F., Bernard S., Bertrand Y., Renovell M. Analysis of the Specification Influence on the Efficiency of an Optimized Test Flow for ADCs - IMSTW'03: 9th IEEE International Mixed-Signal Testing Workshop, 2003. - pp. 185-190. [18] Chaehoi A., Latorre L., Azaïs F., Nouet P. Use of a Statistical Approach for Efficient Implementation of Oscillation-Based Test Strategy - IMSTW'03: 9th IEEE International Mixed-Signal Testing Workshop, 2003. - pp. 99-103. [19] Bernard S., Azaïs F., Comte M., Bertrand Y., Renovell M. An Automatic Tool for Generation of ADC BIST Architecture - IMSTW'03: 9th IEEE International Mixed-Signal Testing Workshop, 2003. - pp. 79-84. [20] Comte M., Bernard S., Azaïs F., Bertrand Y., Renovell M. A New Methodology for ADC Test Flow Optimization - ETW'03: IEEE European Test Workshop, 2003. - pp. 75-80. [21] Bonhomme Y., Girard P., Guiller L., Landrault C., Pravossoudovitch S. Efficient Scan Chain Design for Power Minimization During Scan Testing Under Routing Constraint - ETW'03: IEEE European Test Workshop, 2003. - pp. 251-256. [22] Renovell M., Gallière J.M., Azaïs F., Bertrand Y., Portal J.M., Bouchadour R. GOSMOS: A Gate Oxide Short Defect Embedded in a MOS Compact Model - LATW'03: 4th IEEE Latin American Test Workshop, 2003. - pp. 6-11. [23] Vogel I., Flottes M.L., Landrault C. Structural and Functional Analysis for Initialization of High Pipelined Industrial BISTed Circuits Using Partial Reset - LATW'03: 4th IEEE Latin American Test Workshop, 2003. - pp. 84-89. [24] Balen T.R., Schreiber M., Azaïs F., Lubaszewski M., Renovell M. OBIST Applied to FPAAs: A Case Study - LATW'03: 4th IEEE Latin American Test Workshop, 2003. - pp. 238-243.

276

[25] Chaehoi A., Bertrand Y., Latorre L., Nouet P. Improving the Efficiency of the Oscillation-Based Test Methodology for Parametric Faults - LATW'03: 4th IEEE Latin American Test Workshop, 2003. - pp. 234-237. [26] Azaïs F., Lubaszewski M., Nouet P., Renovell M. On the Synthesis of Analog Cascaded Filters with Optimal Test Point Insertion - LATW'03: 4th IEEE Latin American Test Workshop, 2003. - pp. 212-216. [27] Comte M., Azaïs F., Bernard S., Bertrand Y., Renovell M. On the Efficiency of Measuring ADC Dynamic Parameters to Detect ADC Static Errors - LATW'03: 4th IEEE Latin American Test Workshop, 2003. - pp. 198-203. [28] Girard P., Héron O., Pravossoudovitch S., Renovell M. Timing Defect Analysis in Look-Up Tables of SRAM-Based FPGAs - LATW'03: 4th IEEE Latin American Test Workshop, 2003. - pp. 26-31. [29] Zottino M., Benso A., Prinetto P., Renovell M., Bertrand Y., Balado L., Figueras J. Hard to Detect Bridging Defects in a Cross-Point Digital Switch - LATW'03: 4th IEEE Latin American Test Workshop, 2003. - pp. 12-18. [30] Engelke P., Polian I., Renovell M., Becker P. Automatic Test Pattern Generation for Resistive Bridging Faults - IEEE International Workshop on Current and Defect-Based Testing, 2004. - pp. 89-94. [31] Engelke P., Polian I., Renovell M., Seshadri B., Becker P. The Pros and Cons of Very-Low-Voltage Testing: An Analysis Based on Resistive Bridging Faults - GI/ITG Workshop Testmethoden und Zuverlassigkeit von Schaltungen und Systemen, 2004. - pp. 149-153. [32] Bernardini S., Masson P., Portal J.M., Gallière J.M., Renovell M. Impact of Gate Oxide Reduction Failure on Analog Applications: Example of the Current Mirror - LATW'04: 5th IEEE Latin American Test Workshop, 2004. - pp. 12-17. - (5th). [33] Martin Da., Haller G., Azaïs F., Nouet P. On the Development of a Low-Cost Diagnostic Flow for Efficient Failure Analysis - ETS'04: 9th IEEE European Test Symposium, 2004. [34] Andrade Jr A., Vieira G., Balen T.R., Lubaszewski M., Azaïs F., Renovell M. Testing Global Interconnects of Field Programmable Analog Arrays - IMSTW'04: 10th IEEE International Mixed-Signal Testing Workshop, 2004. [35] Bernardini S., Masson P., Portal J.M., Gallière J.M., Renovell M. Impact of Gate Oxide Reduction Failure on Analog Application: Example of the Current Mirror - LATW'04: 5th IEEE Latin American Test Workshop, 2004. - pp. 12-16. [36] Martin Da., Haller G., Azaïs F., Nouet P. Investigations on the Use of EWS Data for Failure Diagnosis Enhancement - LATW'04: 5th IEEE Latin American Test Workshop, 2004. - pp. 6-10. [37] Dumas N., Azaïs F., Latorre L., Nouet P. On the Use of Electrical Stimuli for MEMS Testing - LATW'04: 5th IEEE Latin American Test Workshop, 2004. - pp. 118-122. [38] Dilillo L., Girard P., Pravossoudovitch S., Virazel A., Borri S., Hage-Hassan M. March Tests Improvements for Address Decoder Open and Resistive Open Fault Detection - LATW'04: 5th IEEE Latin American Test Workshop, 2004. - pp. 31-36. [39] Comte M., Ohtake S., Fujiwara H., Renovell M. Electrical Analysis of a Domino Logic Cell with GOS Faults - DBT'05: IEEE International Workshop on Current and Defect Based Testing, 2005. - pp. 35-42. [40] Balen T.R., Jost T.A., Calvano J.V., Lubaszewski M.S., Renovell M. The Transient Response Analysis Method Applied to the Test of Field Programmable Analog Arrays: Feasibility Study - IEEE. - LATW'05: 6th IEEE Latin American Test Workshop, 2005 - pp. 252-257. - (6th).

277

[41] Mailly F., Dumas N., Latorre L., Azaïs F., Nouet P. Electro-Thermal On-Line Testing of a MEMS Magnetometer Through Bias Modulation - IEEE. - LATW'05: 6th IEEE Latin American Test Workshop, 2005. - pp. 213-218. - (6th). [42] Dumas N., Azaïs F., Latorre L., Nouet P. BIST Implementation of Electro-Thermal Stimulus Generation for a MEMS-Based Magnetic Field Sensor - IEEE. - LATW'05: 6th IEEE Latin American Test Workshop, 2005. - pp. 207-212. - (6th). [43] Dilillo L., Girard P., Pravossoudovitch S., Virazel A., Hage-Hassan M. Efficient Test of Dynamic Read Destructive Faults in SRAM Memories - IEEE. - LATW'05: 6th IEEE Latin American Test Workshop, 2005. - pp. 40-45. - (6th). [44] Zenteno A., Champac V.H., Renovell M., Azaïs F. Analysis and Attenuation Proposal in Ground Bounce: II - IEEE. - LATW'05: 6th IEEE Latin American Test Workshop, 2005. - pp. 34-39. - (6th). [45] Regnier A., Portal J.M., Bouchakour R., Renovell M. Modeling Halo Implant Failures in MOS Sub-Micron Technology - IEEE. - LATW'05: 6th IEEE Latin American Test Workshop, 2005. - pp. 29-33. - (6th). [46] Renovell M., Tanguy S. A Set of Test Configurations for the Global Routing of Hierarchical SRAM-Based FPGA - IBERCHIP'05, 2005. - pp. 277-280. - (XI). [47] Liu H., Kerkhoff H.G., Richardson A., Zhang X., Nouet P., Azaïs F. Design & Test of an Oscillation Based System Architecture for DNA Sensor Arrays - IMSTW'05: 11th IEEE International Mixed-Signal Testing Workshop, 2005. - pp. 234-239. - (11th). [48] Kerzerho V., Bernard S., Janik J.M., Cauvet P. Comparison Between Spectral-Based Methods for INL Estimation and Feasibility of Their Implantation - IMSTW'05: 11th IEEE International Mixed-Signal Testing Workshop, 2005. - pp. 270-275. - (11th). [49] Bernard S., Comte M., Azaïs F., Bertrand Y., Renovell M. Fast and Fully-Efficient Test Flow for ADCs - IMSTW'05: 11th IEEE International Mixed-Signal Testing Workshop, 2005. - pp. 244-249. - (11th). [50] Mailly F., Azaïs F., Dumas N., Latorre L., Nouet P. Superposition vs. Modulation: A Comparative Analysis for Electro-Thermal On-Line MEMS Testing - IMSTW'05: 11th IEEE International Mixed-Signal Testing Workshop, 2005. - pp. 212-219. - (11th). [51] Hely D., Bancel F., Flottes M.L., Rouzeyre B. Scan Design and Secure Chips: Can They Work Together - SAME'05: Sophia-Antipolis Forum on Microelectronics, 2005. – 5p.

Congrès nationaux avec comité de lecture et actes à diffusion restreinte

[1] Berouille V., Bertrand Y., Latorre L., Nouet P. Conception et Test d'une Micro-Boussole Electromécanique Intégrée - Colloque du GDR CAO de Circuits et Systèmes Intégrés, 2002. - pp. 97-100. - (3ème). [2] Vogel I., Flottes M.L., Landrault C. Initialisation des Circuits Séquentiels Avant Test Intégré et Scan Partiel - Colloque du GDR CAO de Circuits et Systèmes Intégrés, 2002. - pp. 39-42. - (3ème). [3] Girard P., Héron O., Pravossoudovitch S. , Renovell M. Pannes Temporelles dans les FPGA - Colloque du GDR CAO de Circuits et Systèmes Intégrés, 2002. - pp. 43-46. - (3ème). [4] Flottes M.L., Pouget J., Rouzeyre B. Une Nouvelle Heuristique pour le Test des Systèmes Intégrés sur Puce - Colloque du GDR CAO de Circuits et Systèmes Intégrés, 2002. - pp. 39-42. - (3ème). [5] Comte M., Azaïs F., Bernard S., Bertrand Y., Renovell M. Mesure des Paramètres Statiques des Convertisseurs A/N par une Analyse Spectrale - Colloque du GDR CAO de Circuits et Systèmes Intégrés, 2002. - pp. 47-50. - (3ème)

278

[6] Poirier R. Système de Compression Simple et Efficace pour Réduire le Nombre de Broches Testeur nécessaires au Test d'un Système Combinatoire sur Puce - JNRDM'03 : 6ièmes Journées Nationales du Réseau Doctoral de Microélectronique, 2003. - pp. 413-415. [7] Girard P., Héron O., Pravossoudovitch S., Renovell M. Conditions pour le Test de Pannes de Délai des Look-Up Table dans les FPGA à Base de SRAM - JNRDM'03 : 6ièmes Journées Nationales du Réseau Doctoral de Microélectronique, 2003. - pp. 381-383. [8] Latorre L., Azaïs F., Flottes M.L., Bernard S., Lorival R., Bertrand Y. Test Digital, Test de Mémoires, Test Mixte : 5 Centres de Compétence pour la Formation en Europe - CNFM'04 : 8ème Journées Pédagogiques du Comité National de Formation en Microélectronique. [9] Dilillo L., Girard P., Pravossoudovitch S., Virazel A., Borri S., Hage-Hassan M. Test March pour la Détection des Fautes Dynamiques dans les Décodeurs de Mémoires SRAM - JNRDM'04 : 7ièmes Journées Nationales du Réseau Doctoral de Microélectronique, 2004. [10] Dilillo L., Girard P., Pravossoudovitch S., Virazela., Hage-Hassan M. Incidence des Défauts Résistifs dans les Circuits de Précharge des Mémoires SRAM - JNRDM'05 : 8ièmes Journées Nationales du Réseau Doctoral de Microélectronique, 2005. - (8ièmes). [11] Badereddine N., Girard P., Pravossoudovitch S., Virazel A., Landrault C. Analyse et Réduction de la Puissance de Pic durant le Test Série - JNRDM'05 : 8ièmes Journées Nationales du Réseau Doctoral de Microélectronique, 2005. - 502 p. - (8ièmes).

4.4. Brevet

[1] Renovell M., Azaïs F., Bernard S., Bertrand Y. "Method and device for integrated testing for an analog-to-digital converter"Brevet FR 2 798 539, déposé le 09 Septembre 1999, Brevet US 6 642 870, publié le 04 Novembre 2003

279

DEMAR

L’équipe-projet Microélectronique / Robotique

DEambulation et Mouvement Artificiel (DEMAR)

RESPONSABLE : D. Guiraud


D. Guiraud (CR1 INRIA Chef de projet Recruté en 2003 - 100%)C. Azevedo (CR2 INRIA Recrutée en 2004 - 100%)D. Andreu (MCF 61 UMII, délégation INRIA - 80% depuis09/2005)S. Bernard (CR1 section 8 CNRS - 35%)G.Cathébras (MCF 63 UMII - 45%)P. Fraisse (MCF 61 UMII - 50%)J. Galy (MCF 63 UMII - 80%)

Ph. Poignet (MCF 61 UMII - 50%)N. Ramdani (MCF 61, Université Paris XII, DélégationCNRS - 100%)G. Bernard (ASI UMI - 50%)J.-B. Lerat (Ingénieur Associé INRIA - 100% à partir du09/2005)C. Martin (Technicienne de la recherche INRIAAssistante de projet - 30%)


Thèses 4 (1 MIC - 3 ROB)HDR 3 (1 MIC - 2 ROB)Brevets 1 (MIC/ROB)

Audience internationale Audience nationaleLivresChapitre d’ouvrages Edition d’ouvragesRevues avec comité de lecture 2Conférences avec actes publiés et comité de lecture 27Conférences invitées 2Autres conférences 1 4Rapports de recherche 1 5

Modélisation et commande système sensori-moteur, neuroprothèses

Permanents :

S. Mohammed (ROB) 2003-2006G. Pagès (ROB) 2004-2007R. Héliot (ROB / INRIA Rhône-Alpes, CEA LETI) 2004-2007

L. Gouyet (MIC) 2005-2008M. Djilas (MIC/ROB) 2005-2008

Thèses en cours :

M. Bénichou Chirurgien Neurochirurgie périphérique E. Dombre DR section 7 CNRSY. Bertrand PR 63 UMIID. Mottet PR 74 UMIK. Yoshida Assistant Professor, SMI, Aalborg Univ., Denmark Mesure et analyse des signaux neurophysiologiquesD. Popovic Professor, SMI, Aalborg Univ., Denmark & Belgrade University, Serbie Rehabilitation EngineeringCh. Fattal Docteur en médecine, PhD, Chef de clinique, Propara MontpellierP.-B. Wieber CR INRIA Simulation, calcul scientifiqueCh. Assaiante DR CNRS Neurosciences

Autres :

Ch. Azevedo a effectué une année de post-doc (2003-2004) au sein du Center for Sensory-Motor Interaction (SMI),Aalborg University, Danemark, pour un travail commun à nos équipes. Ce post-doc a donné naissance à une collaborationscientifique sur le long terme entre nos deux équipes (deux projets sont en cours).

Post-doc :

Quelques publications sont en commun avec les groupes ARCHI, NERO, DEXTER, CCSI

• Membre du comité scientifique des « 13ème Rencontre INRIA-Industrie STIC et médecine »• Animateur du GT Commande Prédictive Non Linéaire du GDR MACS

Animation

• Equipe INRIA BIPOP, Grenoble, travail scientifique commun sur la modélisation et la simulation numérique du mouvement chez les bipèdes (robot et homme)

• Equipe DPA, P3M CNRS Marseille, étude de la posture chez les blessés médullaires• LETI, CEA Grenoble, étude de microcapteurs de mouvement• Equipe EDM, Université Montpellier I, étude des mécanismes d’apprentissage de gestion de la posture chez les patients paraplégiques• Centres de rééducation Bouffard Vercelli (Cerbère) et Propara (Montpellier), validation clinique des méthodes de synthèse et de commande du

mouvement sous SEF


• Coopération avec le Center for Sensory-Motor Interaction, Université d’Aalborg, Danemark :- séjour C. Azevedo « chercheur invité » (novembre 2003 - octobre 2004)- bourse doctorale Marie-Curie pour un séjour de 3 mois de R. Héliot (encadré par C. Azevedo) dans le cadre de sa thèse (avril - juin 2005)- projet Européen EURON (novembre 2005 - octobre 2006)- co-encadrement de thèse M. Djilas (contrat EADS)


• Médaille de bronze 2005 du CNRS attribuée à David Guiraud• Nomination de Christine Azevedo au Georges Giralt EURON PhD award 2004

Faits marquants

• Entreprise MXM, Vallauris (06), réalisation en commun de prototype d’implant pour l’animal et l’homme, transfert de technologie.


• CIFRE + convention de recherche avec l’industriel MXM (2004-2006)• RNTS MIMES, BIPOP (INRIA Rhône Alpes), Centre de Cerbère, MXM (2003-2006), 63 k€• ITS GENESYS, Hopital Cologne (Allemagne), ODYSSEE (INRIA Sophia), MXM (2005-2007), une bourse post doc et 80 k€• EURON, SMI (Danemark), MXM (2005-2006), 100 k€• ACI Neurosciences Intégratives et computationnelles, DPA CNRS Marseille (2004-2007), 15 k€• ATIP Jeune Chercheur Jérôme Galy (2005-2006), 15 k€• ROBEA, DEMAR seule (2001-2003), 45 k€• ROBEA Rabbit, IRRCyN, LAG, LGIPM, LIRMM, LMS, LRV, LSS, LVR (2001-2004), 3 k€• EADS, DEMAR seule (2005-2008), une bourse de thèse et 20 k€• Région LR, DEMAR seule (2002), 22 k€• SPRINTT Région LR, industriel Bear Medical (2002), 12 k€

Contrats

1. Problématique scientifique et positionnement Le projet DEMAR a été créé en janvier 2004 après une période de réflexion scientifique sur la restauration de fonctions motrices (essentiellement pour les blessés médullaires) à l’aide de la Stimulation Electrique Fonctionnelle (SEF), qui a duré près de deux ans. L’équipe s’est formée suite à l’arrivée au LIRMM de David Guiraud. Il a proposé une nouvelle thématique de recherche au LIRMM, mais ancrée dans les compétences déjà existantes et basée sur ses travaux antérieurs. Ce projet a reçu le soutien scientifique non seulement du LIRMM, (CNRS et UMII), mais aussi de l’INRIA, UR de Sophia Antipolis. Le projet a un ancrage principal dans le département robotique puisqu’il y a environ deux tiers des résultats (publications, thèses) et permanents issus du département robotique. Mais sur la dernière année et dans la prospective, les activités tendent d’une part à s’équilibrer et d’autre part à fortement s’imbriquer entre les départements robotique et microélectronique. Le projet est devenu profondément transversal aux deux départements. Le projet s’organise autour de deux axes de recherche majeurs : i) modélisation et commande du système sensori-moteur humain, ii) interfaces vivant artificiel. Les objectifs visés sont : i) la compréhension et la quantification objective des désordres moteurs, ii) la recherche de solutions palliatives des déficiences motrices.

1.1 Axe 1 : Modélisation et commande du système sensori-moteur humain

1.1.1 Modélisation et identification

Nos recherches portent sur la modélisation du muscle strié squelettique, du système nerveux périphérique et central limité aux boucles spinales et capteurs naturels. La modélisation biomécanique du squelette et des membres utilise des outils et résultats de la robotique. L’étude du contrôle postural et de la locomotion chez le sujet valide et le patient est également un thème de recherche développé via des projets en neurosciences cognitives (stabilisation posturale, plasticité cérébrale) et en neurophysiologie (réflexes posturaux). Les méthodes numériques et les protocoles expérimentaux d’identification sont aussi abordés dans le cadre du projet.

1.1.2 Synthèse et simulation

Il s’agit de développer des méthodes numériques pour simuler des systèmes de grandes dimensions, fortement non linéaires et discontinus, pour ensuite faire de la synthèse de mouvement et remonter jusqu’à la commande des muscles. L’objectif est de générer artificiellement par SEF un mouvement fonctionnel optimal numériquement synthétisé.

1.1.3 Commande

Ce thème consiste à proposer des stratégies de contrôle pour commander un système sous SEF. Différents niveaux du système « patient sous SEF » sont traités : muscle isolé, articulation contrôlée par deux muscles antagonistes, membres inférieurs, intégration des mouvements des membres valides. Il s’agit par ailleurs d’associer à ces différents niveaux de commande des stratégies et une architecture globale.

1.2 Axe 2 : Interfaces vivant artificiel

1.2.1 Stimulateurs

Nous avons pour ambition de concevoir, en fonction des connaissances renouvelées en neurophysiologie, les nouvelles générations de stimulateurs implantables répondant à l’évolution des besoins de la réhabilitation fonctionnelle. Concevoir des circuits fiables, testables, autonomes et éventuellement reconfigurables en cas de défaillance pour diminuer les risques d’interventions chirurgicales multiples est un défi scientifique et technologique risqué mais aux grandes potentialités.

1.2.2 Capteurs

Développer le rôle actif des patients dans la réalisation de leur mouvement pose notamment le problème de l’observation : savoir ce que le patient fait de manière volontaire et l’informer sur ce que le système artificiel produit. L’observation est aussi nécessaire pour la commande en boucle fermée. Dans tous les cas deux questions se posent : i) quels types de capteurs (les moins contraignants

285

possible), ii) quel traitement du signal pour extraire l’information pertinente. Nous avons pour objectifs l’étude de trois familles de capteurs :

• Micro-capteurs artificiels. Il s’agit par exemple de micro-centrales d’attitude donnant une information absolue sur l’orientation et l’accélération d’un segment. L’idée est d’utiliser des capteurs ne nécessitant pas de procédure complexe de mise en œuvre.

• Senseurs physiologiques. Les capteurs naturels renseignent par exemple sur l’état des muscles et donnent des informations sur la cinématique du mouvement mais cela demande de concevoir des systèmes implantés d’acquisition des signaux électrophysiologiques, puis de traiter et interpréter en ligne les signaux biologiques pour en extraire l’information pertinente qui n’est pas codée de façon simple.

• Interface patient. Le déambulateur reste indispensable pour le maintien de l’équilibre et la sécurité, et peut permettre l’observation de la posture (à partir d’un modèle et de la mesure des efforts exercés par le patient) mais aussi peut servir d’interface (commande riche pour une interaction coopérative et intuitive).

1.2.3 Supervision et communication

La nouvelle génération de systèmes implantés que nous proposons est basée sur une architecture distribuée sans fil. Les problèmes de communication deviennent complexes à cause de l’exigence de déterminisme et de fiabilité, mais aussi à cause de la difficulté de transmettre énergie et données dans le corps humain. La supervision s’intéresse à la coordination des séquences de stimulation et à la surveillance tant pour la sécurité du patient que la fiabilité du dispositif.


2.1 Axe 1 : Modélisation et commande du système sensori-moteur humain

2.1.1 Modélisation et identification

Nous avons développé un modèle de muscle squelettique. Nos contributions portent sur : i) modèle multi échelle (microscopique basé sur la réalité physiologique, comportement macroscopique conforme aux observations), ii) entrée de commande dont les variables sont celles des stimulateurs SEF, iii) modèle capable de rendre compte de la dynamique du muscle à différentes échelles de temps (de la réponse impulsionnelle au tétanos), iv) modèle qui donne accès à l’observation de la raideur équivalente. Il s’écrit sous forme d’un système algébro - différentiel non linéaire [Makssoud et al. 2004a, 2004b, 2003 ; Guiraud et al. 2003b].

Nous avons conçu une plate-forme et défini une méthode d’identification du modèle de muscle. Une chaise de mesure instrumentée permet de mobiliser une articulation (le genou) dans différents modes (isométrique, isotonique, etc…) afin de faire fonctionner les muscles dans des modes où la complexité du modèle se réduit et rend possible l’identification par groupe de paramètres. [Guiraud et al. 2004, 2003a] Nous avons mené des études chez le sujet valide pour déterminer l’origine de l’activité musculaire des flexeurs plantaires (soleus) en réponse à des perturbations du support. L’objectif est de modéliser les réponses réflexes

associées à la station debout équilibrée et à la marche. L’hypothèse défendue est l’existence d’une boucle continue de type feedback reliant les récepteurs musculaires associés à la mesure de la force aux motoneurones du muscle. [Azevedo et al 2004 ; Grey et al. 2005].

2.1.2 Synthèse et simulation

Nous avons contribué au développement d’un simulateur numérique pour l’étude de la bipédie (robot et humain). Dans l’application HuMaNs développée par l’équipe BIPOP, nous avons participé à l’implantation du modèle de muscle.

286

2.1.3 Commande

Nous avons adapté la commande prédictive non linéaire (NMPC) classique pour la génération de la marche bipède sans spécification de mouvement de référence: trajectory free NMPC (TF-NMPC). Le point fondamental de l’approche est le choix de contraintes permettant d’assurer la locomotion équilibrée. La stratégie a été appliquée en simulation sur différents modèles de robots bipèdes (BIP et Rabbit, notamment dans le cadre du projet ROBEA Rabbit). Les résultats montrent la capacité de ces méthodes à générer des commandes efficientes sur des robots bipèdes [Azevedo et al. 2004b; 2002a, 2002b, 2002c]. Cette approche peut être formulée comme un Problème de Satisfaction de Contraintes (CSP) qui peut être résolu par des méthodes d'arithmétique d'intervalles. Nous avons ainsi proposé une solution au problème de commande prédictive en modifiant un contracteur classique et en calculant une estimation de l'état par discrétisation [Lydoire et Poignet 2003a, 2003b, 2004, 2005]. Nous avons testé en simulation, la capacité de la commande en mode glissant d’ordre supérieur notamment pour la gestion d’un degré de liberté en position. Par ailleurs, l’introduction de la co-contraction des muscles antagonistes a mis en évidence la possibilité de commander la raideur, variable essentielle dans la gestion stable d’une posture. [Mohammed et al. 2005a, 2005b, 2004].

2.2 Axe 2 : Interfaces vivant artificiel

2.2.1 Stimulateurs

Nous avons développé le concept de Stimulation Electrique Neurale dIStribuée (SENIS) dont les points originaux sont : i) architecture distribuée des unités de stimulation (USR) et de mesure (UMR), avec l’électronique proche de l’électrode, ii) réseau intracorporel de transmission de données et d’énergie (version bus filaire), iii) USR pour électrode quadripolaire, microprogrammée. Pour l’USR nous avons développé :

• Un ASIC, premier élément de l’USR : le générateur de stimulus. Il a été réalisé et testé sur animal, il intègre la partie analogique et constitue le cœur de la future architecture SENIS. Il est capable de délivrer une forme complexe de stimulus sur une électrode quadripolaire et donne ainsi la possibilité, pour la première fois, de valider sur l’homme en chronique des principes, notamment sur la stimulation neurale sélective, essentiellement expérimentés sur l’animal ou en per opératoire [Andreu et al. 2005].

• Un premier prototype de micro machine (jeu de trois instructions) sur FPGA pour piloter l’ASIC (générateur). Il a été conçu pour réaliser un stimulateur de table pour électrode implantée. Le logiciel HILECOP a été développé et utilisé dans cet objectif. Cela nous a donné l’occasion non seulement de tester l’ASIC mais aussi de tester l’architecture numérique de commande qui sera plus tard embarquée sur un nouvel ASIC mixte. [Andreu et al. 2004a]

• Un environnement de programmation des USRs : MedStim contribution conjointe DEMAR / MXM.

Cet environnement sous Windows XP est le logiciel application qui donne accès à la programmation de l’USR prototype. Il est utilisé dans toutes les expérimentations [Andreu et al. 2005 ; Techer et al. 2003, 2004 ; Bernard et al. 2005].

• Un compilateur RdP temporels généralisés interprétés vers VHDL (logiciel HILECOP : HIgh LEvel

hardware COmponent Programming). Il donne la possibilité de développer toute la partie numérique à partir d’une spécification basée sur les réseaux de Petri (interprétés temporels). Cela donne accès à une analyse formelle garantissant quelques propriétés de fonctionnement [Andreu et al. 2004c].

287

2.2.2 Capteurs

Micro-capteurs artificiels. Un capteur, développé par le CEA-LETI, associant 3 accéléromètres et 3 magnétomètres a été mis en œuvre dans le cadre d’une étude : observation des accélérations du tronc pour la détection anticipée de l’initiation du lever de chaise. Un capteur a été disposé au niveau des cervicales de 10 sujets valides. Les faibles intra- et inter- variabilités de l’orientation et des accélérations mesurées nous ont permis de proposer un algorithme de détection automatique robuste du lever de chaise 600ms avant que le mouvement des jambes ne débute [Azevedo et Héliot 2005 ; Héliot et al. 2005a, 2005b]. Senseurs physiologiques. Nos premières recherches visent l’estimation de l’état musculaire à partir de l’activité électrique des fibres nerveuse afférentes. Des expérimentations ont été effectuées sur 10 lapins pour mesurer de façon synchronisée l’état du muscle gastrocnemius (variation de longueur et de force) et le signal Electroneurographique (ENG) intrafasciculaire associé lors de mouvements passifs de ce muscle. Une méthode simple a été mise en place et validée chez deux lapins permettant de classifier les réponses de fibres individuelles et d’en déduire un estimateur de la variation de longueur du muscle [Azevedo et Yoshida 2005].

Interface patient. Notre objectif est dans un premier temps, de développer une méthodologie générale pour observer la posture et le mouvement du patient à partir de la seule mesure des efforts fournis par le déambulateur. C’est un problème numériquement difficile pour deux raisons principales : i) l'observation du mouvement du patient nécessite l’intégration numérique d'un modèle dynamique biomécanique de grande dimension, ayant la forme d'une équation différentielle implicite, en présence d'incertitudes de modèle

et avec un état initial incertain, ii) la détermination de la posture est un problème qui peut admettre plusieurs solutions, plusieurs postures pouvant correspondre à un même vecteur d’efforts. Toutes ces postures doivent être estimées et l’incertitude qui leur est associée rigoureusement caractérisée en tenant compte de toutes les sources d’incertitudes : les données expérimentales, les paramètres du modèle biomécanique, l’état initial... Pour caractériser de manière garantie toutes les solutions ainsi que l'incertitude qui leur est associée, nous développons des méthodes ensemblistes via l'arithmétique d'intervalles. Les résultats seront validés et garantis, ce qui apportera une sécurité aux résultats de l'observation :

• la détermination de la posture est écrite comme un problème de satisfaction de contraintes non linéaires à variables continues, que nous résoudrons par des techniques de consistance par propagation de contraintes intervalles.

• l'intégration numérique garantie d'équations différentielles implicites sera abordée par anti-dérivation, développement de Taylor intervalle et inégalités différentielles. Cette approche a été évaluée en simulation sur un modèle simplifié et les résultats obtenus sont prometteurs.

00 - C0 21 80 01 - C0 41 80 02 - C0 61 80 03 - FE 3B F4 04 - C2 41 80 05 - C2 41 80 06 - C2 41 80 07 - FE 3B F4 08 FF FF

MedStim Stimulation pattern programming

automaticµ-prog

generationµ-prog

download

Micro-machine (digital part)

External stimulator (DSU)

2 stimulation pulse generators

(analog part)

288

2.2.3 Supervision et communication

Les travaux de l’équipe sur ces aspects en sont au tout début et n’ont fait à ce jour l’objet d’aucune publication mais néanmoins une pile protocolaire de communication qui garantit des propriétés de réactivité et de déterminisme sur réseau intracorporel sans fil, a été spécifiée et brevetée (protocole MAC basé sur l’allocation dynamique de groupe d’intervalles glissants) [Guiraud et al. 2004] [Andreu et al. 2004b]. Elle sera utilisée pour faire communiquer entre elles les USRs avec le contrôleur externe central (pas de publication sur la période pour raison de brevet).

3. Prospective Dans un moyen terme, nous allons concentrer nos efforts sur le prolongement de nos recherches bien sur, mais aussi sur leur valorisation industrielle dans les deux grands axes de DEMAR. Notamment, nous visons des objectifs applicatifs qui nous serviront à la fois de démonstrateurs de technologie, de confirmation expérimentale de nos développements théoriques, et de valorisation industrielle.

3.1. Modélisation et commande du système sensori-moteur

3.1.1. Modélisation

i) intégration de la fatigue dans le modèle de muscle, ii) identification sur patient, iii) modélisation des capteurs sensoriels et des boucles réflexes, iv) intégration dans un modèle biomécanique, v) évolution du simulateur HuMaNs. La modélisation de systèmes biologiques, en l’occurrence le système sensori moteur reste un problème ouvert et difficile en particulier à cause des difficultés liées à l’identification des paramètres (protocoles expérimentaux) et à la complexité intrinsèque de ces systèmes dont la description est souvent incomplète. DEMAR continuera son travail pionnier dans le domaine en proposant des modèles originaux multi échelle et identifiables sur patient.

3.1.2. Commande

i) synthèse de la marche (optimisation des séquences de stimulation), ii) commande en position et raideur d’une articulation (validation sur patient), iii) station debout équilibrée avec observation de la posture (déambulateur et micro capteur). La commande des systèmes biologiques reste rudimentaire et repose sur un corpus de connaissance incomplet (notamment la modélisation). DEMAR proposera à moyen termes des architectures de commande issues de la robotique tout en essayant en parallèle de comprendre les mécanismes naturels de commande a priori totalement différents. La poursuite de ces deux objectifs annonce un travail à très long terme sur des thèmes très ouverts, controversés où les développements scientifiques promettent d’être féconds aussi bien pour la robotique que pour la réhabilitation.

3.2. Interfaces vivant artificiel

3.2.1. Validation de l’USR

i) intégration des blocs générateur, micro-machine, pile de protocoles (couches MAC et application), ii) application clinique au contrôle de la vessie chez les patients paraplégiques. L’enjeu visé par DEMAR est de proposer une architecture qui optimise le compromis entre complexité, flexibilité, sécurité et autonomie. Ces contraintes sont antagonistes et nécessitent une réflexion et des recherches orientées système avec de fait des notions complexes d’optimisation liées à l’hétérogénéité des problèmes posés. DEMAR pense proposer une USR rompant avec les structures et les fonctionnalités des implants actuels.

3.2.2. Evolution de l’USR

i) surveillance intégrée, basée modèles de référence, ii) enrichissement du jeu d’instructions, iii) communication multipoint. Les applications potentielles de la SEF augmentent, la technologie évolue, les connaissances en électrophysiologie avancent de sorte que les structures actuelles ne sont pas celles de demain. DEMAR souhaite maintenir un effort de recherche constant sur la recherche de nouvelles solutions basées sur les neuroprothèses actives implantées.

289

3.2.3. Développement d’un prototype d’UMR

Comme pour l’USR, il s’agit de développer puis de tester en premier lieu le cœur analogique d’un système d’acquisition d’électroneurogrammes. Ensuite, nous développerons la partie numérique sur FPGA avant de l’intégrer dans l’ASIC final. Les UMR seront capables de communiquer via le même réseau que les USR. La collaboration étroite avec les neurosciences et la clinique sera renforcée notamment au travers des expérimentations animales et des validations sur patient. Par ailleurs, DEMAR contribuera à des actions de recherche menées par d’autres projets du LIRMM : i) l’observation et la compensation active de mouvements perturbés, notamment les tremblements (DEXTER), ii) la conception de circuit pour la transmission de données et d’énergie sans fil (TCSI, CCSI), iii) la robotique humanoïde.



• Christine Azevedo (MNRT) 16 septembre 2002, Contrôle de la locomotion artificielle : de l’homme aux robots. Co encadrée par Philippe Poignet et Bernard Espiau (Directeur de thèse, INRIA). Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG). 1999-2002.

• Fabien Lydoire (MNRT) 13 Décembre 2004, Génération de trajectoires pour la locomotion artificielle et commande à horizon fuyant avec l'arithmétique d'intervalles. Co encadré par Philippe Poignet et Etienne Dombre (Directeur de thèse). Université Montpellier II. 2001-2004.

• Hassan El Makssoud (MNRT) 2 Décembre 2005, Modélisation et identification du muscle strié squelettique sous stimulation électrique fonctionnelle, Co encadré par Philippe Poignet, David Guiraud et Etienne Dombre (Directeur de thèse). Université Montpellier II. 2002-2005.

• Jean Denis Techer (MNRT) 9 Novembre 2005, Conception d'un Stimulateur Implantable dédié à la Stimulation Electrique Fonctionnelle, Co encadré par Guy Cathébras, Serge Bernard, David Guiraud et Yves Bertrand (Directeur de thèse) . Université Montpellier II. 2002-2005.

4.2. HDR

• Guy Cathébras. Contribution aux architectures et méthodes de conception collaboratives des circuits intégrés réalisés en technologie CMOS. Université Montpellier II, Décembre 2005.

• Philippe Fraisse. Commande de robots à architecture complexe. Université Montpellier II, Décembre 2004.

• Philippe Poignet. Automatique pour le vivant : du modèle à la commande. Université Montpellier II, Décembre 2004.

4.3. Publications

Revues avec comité de lecture – Audience internationale

[Azevedo et Héliot 2005] C. Azevedo and R. Héliot. Rehabilitation of Functional Posture and Walking: Coordination of healthy and Impaired Limbs. Journal of Automatic Control Vol.15-Suppl. p.11-15, 2005. [Azevedo et al. 2004b] C. Azevedo, P. Poignet, and B. Espiau. Artificial locomotion control: from human to robots. Robotics and Autonomous Systems (RAS) Elsevier, 47/4:p.203-223, 2004.

Conférences avec actes publiés et comité de lecture, hors conférences invitées Audience internationale

[Andreu et al. 2005] D. Andreu, J.D. Techer, T. Gil, D. Guiraud. Implantable Autonomous Stimulation Unit for FES. IFESS'05: 10th Annual Conference of the International Functional Electrical Stimulation Society, 2005, p.36-38, 2005

290

[Grey et al. 2005] M.J. Grey, M. Babanin, C. Azevedo, J.B. Nielsen and T. Sinkjaer. Loss of ground support produces a decrement in SOL EMG during human walking. Neuroscience'05. Washington, USA, 2005. [Azevedo et Yoshida 2005] C. Azevedo and K. Yoshida. Towards a model-based estimator of muscle length and force using muscle afferent signals for real time FES control. IEEE International Conference on "Computer as a tool" EUROCON, Session spéciale "Modeling and control for movement neural prostheses", Belgrade, Serbia, 2005. [Héliot et al. 2005b] R. Héliot, C. Azevedo, B. Espiau and D. David. Early detection of postural modifications and motion monitoring using micro-attitude sensors. Adaptive Motion in Animals and Machines AMAM Conference, Ilmenau, Germany, 2005. [Héliot et al. 2005c] R. Héliot, C. Azevedo and D. David. Sensing Valid Limb Attitude to Improve deficient Limb Artificial Control. International Society for Posture and Gait Research (ISPGR). Marseille, France, 2005, Gait & Posture, Volume 21, Supplement 1, June 2005, p. S147. [Bernard et al. 2005] S. Bernard, J.D. Techer, G. Cathébras, Y. Bertrand, D. Guiraud. Electrical Performances of a New Multipolar Micro-Stimulator IFESS'05: 10th Annual Conference of the International Functional Electrical Stimulation Society. p. 232-234, 2005. [Mohammed et al. 2005a] S. Mohammed, P. Fraisse, D. Guiraud, P. Poignet, H. ElMakssoud. Robust Control Law Strategy Based on High Order Sliding Mode: Towards a Muscle Control. IROS'05: International Conference on Intelligent Robots & Systems, p.2882-2887, 2005. [Mohammed et al. 2005b] S. Mohammed, P. Fraisse, D. Guiraud, P. Poignet, H. ElMakssoud. Towards a Co-Contraction Muscle Control Strategy. CDC'05: Conference on Decision and Control, 2005. [Lydoire et Poignet 2005] F. Lydoire, P. Poignet. Nonlinear Model Predictive Control via Interval Analysis. CDC'05: Conference on Decision and Control, 2005. [Azevedo et al. 2004a] C. Azevedo, J. Ushiba, J. Van Doornik, and T. Sinkjaer. Contribution of group ia afferents to soleus emg after an imposed vertical acceleration during quiet standing. Neuroscience Meeting, San Diego, USA, 2004. [Makssoud et al. 2004a] H. El Makssoud, P. Fraisse, S. Mohammed, D. Guiraud, and P. Poignet. Control of the knee joint under functional electrical stimulation: Simulation results based on a new physiological muscle model. 8th Vienna International Workshop on Functional Electrical Stimulation, p. 113-116, Vienna, Austria 10-13. [Makssoud et al. 2004b] H. El Makssoud, D. Guiraud, and P. Poignet. Mathematical muscle model for functional electrical stimulation control strategies. Proceedings of the International Conference on Robotics and Automation (ICRA), p.1282-1287, New Orleans, USA, April, 2004. [Makssoud et al. 2004c] H. El Makssoud, P. Poignet, D. Guiraud. Enhancement of physiological and mechanical modelling of the skeletal muscle controlled by Functional Electrical Stimulation. IFESS'04: International Functional Electrical Stimulation Society, pp 216-218, Bournemouth, England, September 2004. [Lydoire et Poignet 2004] F. Lydoire and P. Poignet. Commande non linéaire à horizon fuyant via l'arithmétique d'intervalles. Conf. Internationale Francophone d'Automatique (CIFA'04), Douz, Tunisie, November, 2004. [Mohammed et al. 2004] S. Mohamed, D. Guiraud, P. Fraisse, P. Poignet, and H. El Makssoud. Using a complex, physiological based modelling of the muscle to perform realistic simulation and test control strategies: Closed loop controlled. IFESS'04: International Functional Electrical Stimulation Society, Bournemouth, England, p.219-221, September 2004.

291

[Techer et al. 2004] J.D. Techer, S. Bernard, Y. Bertrand, G. Cathébras, and D. Guiraud. New implantable stimulator for the fes of paralyzed muscles. Proceedings of the International Conference 31st IEEE European Solid-State Circuits Conference, Leuven, Belgium, 2004. [Guiraud et al. 2004] D. Guiraud, P. Poignet, C. Azevedo, P. Fraisse, H. El Makssoud, S. Mohammed, and G. Pages. Modelling and control of human paralysed lower limbs under functional electrical simulation. German - French Workshop on Humanoid and Legged Robots, Metz, France, October 2004. [Guiraud et al. 2003a] D. Guiraud, H. El Makssoud, P. Poignet, P. Fraisse, and E. Dombre. Automatic control theory applied to the restoration of the movement of paralysed limbs. 19 IARP : International Advanced Robotics Programme, 3rd IARP International Workshop on Service, Assistive and Personal Robots. Technical Challenges and Real World Application Perspectives, p.99-103, Madrid, Spain, October 2003. [Guiraud et al. 2003b] D. Guiraud, P. Poignet, P.B. Wieber, H. El Makksoud, F. Pierrot, B. Brogliato, P. Fraisse, E. Dombre, J.L. Divoux, P. Rabischong. Modelling of the human paralysed lower limb under FES. Proceedings of the International Conference on Robotics and Automation (ICRA), special session on medical robotics, 2003. [Makssoud et al. 2003] H. El Makssoud, P. Poignet, and D. Guiraud. Modelling of the skeletal muscle under functional electrical stimulation. In IFESS'03: International Functional Electrical Stimulation Society, Brisbane, Australia, July, p. 206-209, 2003. [Lydoire et Poignet 2003a] F. Lydoire, P. Poignet. Experimental Dynamic Parameters Identification of a 7 Dof Walking Robot. CLAWAR'03: 6th International Conference on Climbing and Walking Robots. p. 477-484, 2003. [Lydoire et Poignet 2003b] F. Lydoire and P. Poignet. Non linear model predictive control using constraints satisfaction. LNCS 3478, Springer, In 2nd International Workshop on Global Constrained Optimization and Constraint Satisfaction (COCOS'03), Lausanne, Swiss, November, 2003. [Guiraud et al. 2002] D. Guiraud, J.L. Divoux, and P. Rabischong. Identification of a first order model of implanted electrode on the first suaw patient. In IFESS'02: International Functional Electrical Stimulation Society, Ljubljana, Slovenia, June 2002. [Lydoire et al. 2002] F. Lydoire, C. Azevedo, P. Poignet, and B. Espiau. Three-dimensional paramaterized gaits for biped walking. Proceedings of the 5th International Conference on Climbing and Walking Robots (CLAWAR), pages 749-757, 2002. [Azevedo et al. 2002a] C. Azevedo, P. Poignet and B. Espiau. On Line Optimal Control For Biped Robots. Triennal World Congress of the International Federation of Automatic Control (IFAC). Barcelona, Spain, p.749-757, 2002. [Azevedo et al. 2002b] C. Azevedo, P. Poignet and B. Espiau. Moving Horizon Control For Biped Robots Without Reference Trajectory. IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA).Washington, USA, p.2762-2767, 2002. [Azevedo et Poignet 2002c] C. Azevedo and P. Poignet. Commande prédictive pour la marche d'un robot bipède sous-actionné. Conférence Internationale Francophone d'Automatique (CIFA). Nantes, France, p.605-610, 2002.


[Guiraud 2005] D. Guiraud. Outils théoriques de l'automatique au service de la modélisation et de la commande du système sensori-moteur humain. JNRR'05 : Journées Nationales de la Recherche en Robotique, 2005. [Azevedo et Héliot 2005] C. Azevedo and R. Héliot. Réhabilitation fonctionnelle de la posture et de la marche : vers une coordination des membres valides et déficients. Journée Thématique de la Société de Biomécanique (JTSB). "Biomécanique du Mouvement et Handicap Moteur". Lyon, France, 2005.

292

Autres conférences

[Andreu et al. 2004c] D. Andreu, N. Bruchon, and T. Gil. Du modèle à l'exécution: Traduction automatique de réseaux de petri interprétés temporels en vhdl. Technical Report 04008, LIRMM, july 2004. [Andreu et al. 2004a] D. Andreu, N. Bruchon, T. Gil, D. Guiraud, and J. Galy. Stimulation electro-fonctionnelle : Noyau d'exécution intégré au sein d'une unité de stimulation répartie. Technical Report 04067, LIRMM, april 2004. restricted diffusion due to a patent. [Andreu et al. 2004b] D. Andreu, G. Claude, T. Gil, D. Guiraud, and J. Galy. Stimulation electro-fonctionnelle : Protocole de communication sur architecture de stimulation répartie. Technical Report 04073, LIRMM, May 2004. restricted diffusion due to a patent. [Azevedo et al. 2004] C. Azevedo, B. Amblard, B. Espiau, and C. Assaiante. A synthesis of bipedal locomotion in human and robots. Technical Report 5450, INRIA, December 2004. [Guiraud et al. 2004a] D. Guiraud, D. Andreu, E. Dombre, P. Fraisse, P. Poignet, P.B. Wieber, B. Brogliato. MIMES : Modélisation et identification du mouvement de membres paralysés sous stimulation électrique fonctionnelle. Projet RNTS. LIRMM, INRIA Rhônes Alpes, MXM, PROPARA-Cerbères, janvier 2004. [Guiraud et al. 2004b] D. Guiraud, P. Poignet, P.-B. Wieber, H. El Makksoud, F. Pierrot, B. Brogliato, P. Fraisse, E. Dombre. Contrôle du mouvement du membre inférieur humain paralysé sous stimulation électrique. Rapport final projet ROBEA Toulouse, 24-25 octobre, p. 41-45. [Guiraud et Gilbert 2004] D. Guiraud and B. Gilbert. Noyau temps réel pour systèmes médicaux embarqués : pilotage d'implant et monitoring. Technical report, October 2004. [Techer et al. 2003] J.D. Techer, G. Cathébras, S. Bernard, D. Guiraud, and Y. Bertrand. High voltage circuit design for medical application. In South European Test Seminar, Austria, February, 2003. [Guiraud et al. 2003] D. Guiraud, H. El Makssoud, P. Poignet, P. Fraisse, and E. Dombre. Applications des outils de l'automatique au problème de la restauration du mouvement de membres paralysés sous stimulation électrique fonctionnelle. Journées Nationales Recherche en Robotique, Clermont Ferrand, France, October 2003.

4.4. Brevets

[Guiraud et al. 2004] D. Guiraud, J. Galy, G. Cathébras, S. Bernard, D. Andreu, Y. Bertrand, and J.-D. Techer. Dispositif de répartition de courant entre cathodes d'une électrode multipolaire notamment d'un implant. In Patent n°04 09351, 3rd September 2004.

293

Les équipes-projets Robotique

ARCHIDEXTER

ICARNERO

ARCHI

RESPONSABLE : D. Crestani


F. Prunet (PR - retraité septembre 2004)D. Andreu (MCF)

D. Crestani (MCF)K. Godary (MCF, recrutée octobre 2005)


Thèses 3HDRBrevets

Audience internationale Audience nationaleLivresChapitre d’ouvrages Edition d’ouvragesRevues avec comité de lecture 5* 2*Conférences avec actes publiés et comité de lecture 20** 5*Conférences invitéesAutres conférences 2*Rapports de contrats 2*

Architecture de systèmes complexes, modélisation d’entreprise, affectation des ressourceshumaines, vérification de propriétés

Permanents :

A. El-Jalaoui R. Passama

I. Ben Lazreg Y. Benzaïda

Thèses en cours :

*dont 1 en collaboration – **dont 13 en collaboration

• Participation au Groupement de Recherche L2I (projet NERO)• Participation à l’EPML1 68 sur « Retards de Transmission et Téléoperation » du RTP2 51 sur les « Systèmes

Commandés en Réseaux » (projet NERO)• Collaboration scientifique DGA-ETAS (signature convention en cours) sur les architectures logicielles de contrôleurs de

robots mobiles• Collaboration scientifique informelle avec le LAAS (groupe ISI) sur la spécification formelle de composants matériels• Collaboration scientifique avec le LGI2P (Mines Alès). Direction de la thèse de B. Kamsu-Fogem. Co-encadrant V.

Chapurlat (LGI2P)• Collaboration scientifique avec le LGI2P (Mines Alès). Co-Direction de la thèse de Y. Benzaïda avec V. Chapurlat (LGI2P)

1 - Equipe Projet Multi-Laboratoires impliquant des équipes des laboratoires : LIRMM, CRAN et LAGIS.2 - Réseau Thématique Pluridisciplinaire


• Participation au projet M01M01 ECOS-Nord, collaboration franco-mexicaine (projet NERO)


• Participation au comité de pilotage du Groupement de Recherche en Productique (2000-2003)• Co-animation du groupe Modélisation d'Entreprise du GRP (Groupement de Recherche en Productique) (2000-2003)• Participation au comité de suivi du GDR MACS (depuis 2003)• Animation de l'AS CNRS ADESI (2002 – 2004) - (LIRMM – LGI2P (Mines Alès) – LICIA (INSA Strasbourg) – LARESP (IFMA)

G2I-OMSI (Mines St Etienne)• Dans la cadre de l'AS ADESI organisation de deux workshops :

- « L'entreprise en mouvement : Quels besoins, quelles recherches ? », 13 novembre 2003, Paris – 50 participants- « L'entreprise en mutation : Quels besoins, quelles attentes ? », 1er avril 2004, Lyon – 80 participants

Animation

• Collaboration avec MXM (projet DEMAR)• CHU de Montpellier – service de gérontologie clinique (Prof. Jeandel)


• Participation au projet STIC-Santé « Genesys » (projet DEMAR)• Action Spécifique CNRS n° 64 – ADESI (2002 – 2004) – montant 30 K€ pour 5 laboratoires

Contrats


1.1. Contexte général

Historiquement, l'équipe Productique du département Robotique, dirigée par le professeur F. Prunet ne comprenait que D. Crestani et développait ses activités de recherche dans le domaine de la commande des systèmes à événements discrets (réseaux de Petri, Grafcet). Elle s'est renforcée en 1997 avec l'arrivée de D. Andreu qui a eu comme objectif le renforcement de la transversalité de nos actions avec nos collègues roboticiens et informaticiens. C'est ainsi que ses compétences au niveau de la modélisation et de l'analyse des systèmes à événements discrets l'ont impliqué depuis autour de l'axe "architecture de commande des systèmes complexes" dans de nombreux projets transversaux (NERO, DEMAR, CoSARC). A la même époque un contrat industriel a réorienté les travaux de recherche de F. Prunet et D. Crestani vers un axe scientifique relevant du champ de la "modélisation d'entreprise". Avec le départ à la retraite de F. Prunet en 2004, lors de la mise en place de l'équipe-projet ARCHI, nous avons choisi de renforcer la cohérence interne de notre équipe en recrutant en 2005 K. Godary. Notre nouvelle collègue développera ses activités de recherche à l'interface des actions de D. Andreu et D. Crestani en s'intéressant aux problématiques scientifiques liées à la structuration et à la vérification de propriétés des systèmes complexes dans la continuité de l'action analyse de propriétés.

Nous présentons dans la suite le bilan des activités de recherche développées au cours de ces quatre dernières années autour des axes "architecture de commande des systèmes complexes" (D. Andreu) et "modélisation d'entreprise" (F. Prunet et D. Crestani). Nous évoquons pour chacune d'elles les objectifs scientifiques que nous envisageons à court et moyen termes. Nous expliciterons notamment comment l'axe "analyse de propriétés des systèmes complexes" que poursuivra notre nouvelle collègue K. Godary, permettra d'engager une consolidation interne des activités de l'équipe-projet ARCHI.

1.2. Axe "Architecture de Commande des Systèmes Complexes"

Les travaux de recherche conduits dans le cadre de l'axe "architecture de commande des systèmes complexes" relèvent d'une réflexion globale sur la conception/réalisation d’architectures de contrôle à base de composants (dont le comportement est décrit par réseaux de Petri). Recensés au sein de l'équipe projet ARCHI, ces actions relèvent de sujets transversaux développés au sein même du département de Robotique (projet NERO) ou en collaboration avec d'autres projets du LIRMM (projet DEMAR et action CoSARC). Ils sont également évoqués dans les projets concernés.

Nos collaborations avec le projet NERO cherchent à proposer des solutions architecturales innovantes contribuant à une gestion cohérente des ressources et à un pilotage contextuel de la commande. Cet objectif architectural est décliné tant au niveau des véhicules sous-marins autonomes (AUV) pour permettre une gestion contextuelle des tâches et des moyens de perception interférents, qu'au niveau de la téléopération des véhicules mobiles d’intervention pour en assurer la supervision et la commutation contextuelle des commandes.

Les travaux que nous conduisons avec le projet DEMAR visent à concevoir une architecture de stimulation électro-fonctionnelle implantable de nouvelle génération. Dans ce cadre nous avons développé le concept d’unité de stimulation distribuée (à terme sur réseau sans-fil). En tant qu’unité programmable et communicante, elle intègre un micro-exécuteur de séquence de stimulation et une pile protocolaire (protocole application et méthode d’accès). Ce travail est complété par le développement d'une approche de conception formelle et de génération automatique des composants matériels. Enfin, nous développons aussi une collaboration avec l'équipe D'OC du département Informatique (C. Dony, T. Libourel) où nous cherchons à définir et concevoir une architecture de contrôle générique, à base de composants logiciels intégrant les dernières avancées du génie logiciel à objets et composants. Notre réflexion vise à développer un processus d'ingénierie logicielle complet, allant de la spécification à l’exécution en passant par la programmation et le déploiement. Puis de l'outiller en définissant un environnement (plate-forme) de conception et développement d’architectures de contrôleur.

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1.3. Axe "Modélisation d'Entreprise"

La Modélisation d'Entreprise a pour objectifs de développer et de promouvoir des méthodes, techniques et outils permettant de maîtriser, dans le temps, les différentes facettes du comportement de l'entreprise [Vallespir et al. 03] [Crestani et al. 04]. Dans ce cadre, nos travaux se déclinent à travers deux actions.

D'une part, l'action "Performance et Affectation des Ressources Humaines" adresse le domaine encore peu étudié du pilotage socio-technique du système entreprise. Nous avons cherché à formaliser l'impact tant individuel que collectif de l'entité humaine sur la performance des processus industriels pour construire une démarche efficace d'affectation des ressources humaines.

D'autre part, l'action "Analyse de propriétés" menée en collaboration avec le laboratoire LGI2P des Mines d'Alès (V. Chapurlat, B. Kamsu-Foguem) vise, en s'appuyant sur une description systémique de l'entreprise, à proposer un référentiel et un langage de spécification des propriétés permettant le développement d'outils support à la preuve formelle de propriétés.


2.1. Axe "Architecture de Commande des Systèmes Complexes"

2.1.1. Collaborations avec le projet NERO

A travers la thèse de JD. Carbou, nous avons proposé une architecture de commande pour robot manipulateur mobile d’intervention terrestre [Carbou 04]. Cette architecture permet la téléopération haut-niveau, en terme d’exécution d’objectifs, par commutation de commande (gestion de l’intention et des obligations) [Carbou et al. 04a] [Carbou et al. 04b]. Ces travaux se sont complétés par l’étude et la mise en œuvre d’une architecture de téléopération bas niveau via Internet [Andreu et al. 04a] [Fraisse et al. 03] (expérimentations France-Mexique) [Andreu et al. 03] [Andreu et al. 04b], et sur réseaux sans-fil [Fraisse et al. 04a] [Val et al. 05]. Ils se poursuivent actuellement par la téléopération d’une flottille de robots [Fraisse et al. 05] [Fraisse et al. 05b] [Fraisse et al. 04b]. Parallèlement, des travaux sont menés dans le cadre de la thèse de A. El Jalaoui sur la gestion des ressources, dont l’instrumentation embarquée, au sein de l’architecture de contrôle d’un véhicule sous-marin autonome. Deux aspects complémentaires sont abordés ; la gestion contextuelle des tâches (le contexte dépendant de l’intention et des obligations) et des moyens de perception, notamment ceux interférents [Eljalaoui et al. 05].

2.1.2. Collaborations avec le projet DEMAR

Une architecture distribuée de stimulation électro-fonctionnelle (SEF) a été proposée ; elle est fondée sur le concept d’unité de stimulation distribuée (à terme sur réseau sans-fil). Décentraliser la stimulation au plus près de l’actionneur (i.e. le nerf, notre SEF étant neurale), nous a amené à concevoir une entité de stimulation implantable (fiable, sûre, de petite dimension,…) programmable et communicante [Andreu et al. 05]. Cette entité est une Unité de Stimulation Répartie (des unités de mesure réparties sont également envisagées) ; elle contient une micro-machine (exécutant nos micro-programmes, avec un jeu d’instructions spécifique), des modèles de références (sécurisant la stimulation), un interpréteur protocolaire (protocole application que nous avons conçu) et un gestionnaire d’accès au médium, selon une méthode d’accès que nous avons brevetée [Guiraud et al. 04]. Par ailleurs, nous avons proposé une approche pour la génération automatique de composants matériels spécifiés par réseaux de Petri [Nketsa et al. 05] et développé les outils logiciels (logiciel HILECOP) permettant le développement de nos prototypes. Basés sur la technologie FPGA, un stimulateur de table a été développé en partenariat avec l’industriel MXM, ainsi que son environnement de programmation (MedStim).

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2.1.3. Action CoSARC : Collaboration avec l’équipe D’OC du département Informatique

A travers la thèse de R. Passama, nous avons proposé une architecture générique de contrôle ainsi qu’une approche de conception et développement de contrôleurs de robots à base de composants logiciels, dont le comportement est décrit par réseaux de Petri à objets [Passama et al. 03] [Passama et al. 04a] [Passama et al. 04b]. Cette approche, nommée CoSARC, propose un langage de développement à partir duquel nous avons débuté des travaux sur l’environnement (plateforme) de conception, de développement et de déploiement des composants d’une architecture de contrôle (thèse de I. Ben Lazreg).

2.2. Axe "Modélisation d'Entreprise"

2.2.1. Action "Performance et Affectation des Ressources Humaines"

Bien qu'il soit maintenant communément accepté que l'Homme soit l'un des éléments clef de la performance industrielle, peu d'études cherchent à expliciter son impact. Le travail développé dans cette action s'appuie sur les résultats obtenus dans notre équipe par C. Covès en collaboration avec Merlin Gerin. Dans le cadre de cette thèse, une première proposition de démarche d'intégration des compétences humaines dans l'estimation de performance des processus d'entreprise a été proposée [Covès et al. 03] [Chapurlat et al. 03]. La thèse de M. Bennour a permis de définir un modèle d'entreprise (MOVES) prenant en compte à la fois des dimensions individuelles et collectives pour la description des individus, des groupes d'individus, et pour le calcul de la performance d'un processus. La démarche proposée par C. Covès a été formalisée de façon générique et déclinée selon différents points de vue : durée, coût et qualité de la performance. Ainsi, il est possible d'impacter le calcul de la performance d'un processus en fonction des individus affectés et de leurs compétences socio-techniques [Bennour et al. 02]. Cela nous a conduit à proposer une démarche d'aide à la décision s'appuyant sur un algorithme dichotomique itératif permettant de rapidement proposer au décideur un ensemble d'affectations pouvant satisfaire, selon un ou plusieurs points de vue, les objectifs de performances imposés [Bennour et al. 03] [Bennour et al. 05a]. La comparaison de l'algorithme dichotomique avec une approche exacte ou avec des méthodes heuristiques classiques (algorithme Hybride Tabou-Descente, Recuit Simulé, algorithme de Pisinger) a montré que la démarche proposée était la plus rapide tout en préservant un nombre de solutions très acceptable [Bennour et al. 04] [Bennour et al. 05b]. Par ailleurs notre implication dans l'action spécifique ADESI nous a permis de montrer, à travers une consultation du tissu industriel et universitaire pluridisciplinaire français d'une part, et une analyse bibliographique d'autre part, l'importance et la pertinence d'une problématique de recherche transversale (STIC / SHS) relevant du management socio-technique du changement dans l'entreprise [ADESI 04a] [ADESI 04b] [Crestani 05].

2.2.2. Action "Analyse de Propriétés"

La collaboration avec le laboratoire LGI2P de l'Ecole des Mines d'Alès a été formalisée par la co-direction de la thèse de B. Kasum-Fogem [Kamsu-Foguem 04]. Ce travail a permis la définition de concepts et d'outils permettant de décrire et vérifier formellement les propriétés de systèmes complexes. La démarche proposée s'appuie sur un référentiel de propriétés permettant de guider le modeleur dans sa description du système et dans la spécification des propriétés à satisfaire [Chapurlat et al. 02]. Ces dernières sont décrites à l'aide d'un langage de spécification (LUSP) permettant une représentation causale et contrainte des propriétés attendues. La vérification des propriétés énoncées sur le système peut alors être réalisée en faisant appel à des model checkers pour les propriétés comportementales s'appuyant sur des modèles à états. On peut aussi faire appel aux graphes conceptuels sur lequel des mécanismes formels de raisonnement peuvent être appliqués [Kamsu-Fogem et al. 03a] [Kamsu-Fogem et al. 03b] [Kamsu-Fogem et al. 03c]. Ce travail a été projeté sur le système entreprise [Chapurlat et al. 03] [Chapurlat et al. 05]. Par ailleurs, un travail relatif à la gestion de la complexité et aux apports de la modélisation incrémentale par réseaux de Petri a été conduit en collaboration avec des informaticiens du LIRMM. Il a permis d'exprimer et de comparer, à partir d'une démarche de conception globale ou incrémentale, la complexité asymptotique temporelle de construction d'un graphe de couverture [Arnould et al. 03] [Crestani et al. 05].

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3. Prospectives Les prospectives scientifiques de l'équipe-projet ARCHI se déclinent à travers les deux axes historiques "architecture de commande des systèmes complexes" et "modélisation d'entreprise", tout en convergeant autour de l‘axe commun "analyse des propriétés des systèmes complexes" situé à l'interface des travaux déjà menés.

La prospective de l'axe "architecture de commande des systèmes complexes" est à court terme, et quel que soit le projet, la valorisation scientifique : soumission d’articles dans des revues principalement (3 articles déjà soumis, d’autres en attente pour cause de brevet), poursuite du transfert industriel initié en 2005 avec la société MXM (projet DEMAR) et organisation d’un workshop national en avril 2006, avec la DGA, sur le thème des architectures logicielles de contrôle de robots (action CoSARC). A moyen terme, l’ensemble des travaux menés fera l’objet de développements et d’expérimentations : réalisation d'un nouveau prototype et expérimentations animales (projet STIC-Santé "Genesys", du projet DEMAR), poursuite de la réalisation de l’atelier de génie logiciel supportant la méthodologie et le langage CoSARC proposés (action CoSARC). A plus long terme, au sens de l’orientation scientifique des travaux, l’action CoSARC sera fédérative ; du modèle architectural basé composants à son exécution, quel que soit son domaine d’application (composants logiciels et matériels, de la robotique sous-marine à la robotique de réhabilitation).

A court terme la prospective scientifique de l'action "Performance et Affectation des Ressources Humaines" est de valoriser les résultats scientifiques obtenus en les diffusants dans des revues internationales. Actuellement 5 articles sont soumis dont 3 en cours de correction. Par ailleurs, les résultats déjà obtenus permettent d'envisager rapidement la définition d'une méthodologie de pilotage opérationnel s'appuyant sur une gestion adaptée des compétences lors du processus d'affectation des ressources humaines.

A plus long terme, le développement de l’axe "Modélisation d'Entreprise" va chercher à favoriser le croisement des thématiques scientifiques ainsi que l'expérimentation et le transfert industriel des études réalisées. Tout d'abord, en liaison avec les conclusions de l'AS ADESI, Y. Benzaïda cherche dans le cadre de sa thèse, à décrire et à analyser les processus stratégiques. Ces derniers doivent pouvoir être caractérisés en termes de propriétés liées à la performance, la stabilité et l'intégrité du système entreprise. Les outils de preuves formelles déjà disponibles permettront de conclure sur l'existence de ces propriétés et sur l'incidence des risques sur celles-ci. Par ailleurs des liens privilégiés ont été tissés avec le service de gérontologie clinique (Professeur Jeandel) du CHU de Montpellier. Cette collaboration a donné lieu à une réflexion autour de l'assistance médicale à domicile. Celle-ci devrait déboucher, dans le cadre du projet MERE (Micro-Entreprise en Réseau pour l'assistance mEdicale à domicile), construit avec le CHU de Montpellier, au développement d'approches et d'outils rationalisant les services à domicile autour d'organisations en réseau.

La complexité sans cesse croissante des systèmes complexes, qu'ils relèvent d'architectures de contrôle ou du système entreprise, imposent maintenant de disposer d'approches de modélisation et d'analyse permettant de gérer cette complexité tout en assurant un certain degré de confiance quant à la fidélité du modèle développé vis-à-vis des spécifications. En effet, pour les architectures de contrôle la capacité d'analyse de propriétés des réseaux de Petri reste limitée et se réduit même encore lorsqu'une sémantique trop riche est utilisée. La modélisation de l'entreprise n'est pas encore étudiée en terme de propriétés et ne dispose pas de modèles dotés d'une sémantique opérationnelle rigoureuse. L'analyse de ces systèmes fait souvent appel à des méthodes de validation qui, comme la simulation par exemple, ont montré leurs limites en n'assurant qu'une observation comportementale incomplète. La validation d'un système complexe doit donc nécessairement être complétée par des méthodes plus formelles permettant d'assurer les spécifications imposées. Celles-ci reposent nécessairement sur une modélisation formelle du système à analyser, sur la définition des propriétés à vérifier et sur des mécanismes de vérification adaptés. Ce constat démontre la pertinence du développement, au sein de l'équipe-projet ARCHI, d'un nouvel axe de recherche à part entière "Analyse des Propriétés des Systèmes Complexes". Il a pour objectif la spécification et la mise en œuvre d'une démarche holiste d'analyse de propriétés pouvant être déclinée au niveau des architectures de contrôle et de la modélisation d'entreprise. Pour cela il faudra :

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• S'interroger sur l'aptitude des modèles proposés à supporter une démarche formelle de validation. Leur sémantique opérationnelle est-elle assez rigoureuse ? Comment traduire leur sémantique ? Faut-il au contraire les enrichir ?

• S'interroger sur les besoins de validation exprimés et les décliner en terme de propriétés sur les systèmes. Les notions de performance, stabilité et intégrité sont sans nul doute communes aux systèmes complexes mais ne s'expriment certainement pas sous la même forme pour une architecture de contrôle ou un processus opérationnel.

• Choisir ou proposer un langage formel de modélisation permettant d'exprimer ces propriétés.

• Définir une méthodologie de validation adaptée aux domaines d'applications ciblés mais recouvrant peut-être des mécanismes ou des outils de raisonnement différents.

• S'interroger, pour une meilleure gestion de la complexité, sur la démarche de modélisation et de validation incrémentale la plus à même d'accompagner le modeleur dans le processus de description, ascendant ou descendant, d'un système complexe.

Ces travaux s'appuieront sur la réflexion déjà menée par l'action "Analyse de propriétés" de l'axe modélisation d'entreprise. Ils utiliseront comme champ expérimental l'ensemble des projets de l'équipe ARCHI où K. Godary pourra s'impliquer pour développer et expérimenter la démarche d'analyse formelle de propriétés construite.



[Carbou 04] J.D. Carbou Durée : 38 mois (déc. 2000 – janv. 2004) – financement : MENRT – Soutenance : 26 janvier 2004 – Titre : "Conception d'une architecture pour la commande à distance d'un robot d'intervention" - Position Actuelle : Ingénieur contractuel en robotique, Société MedTech. [Bennour 04] M. Bennour Durée : 48 mois (oct. 2000 – déc. 2004) – financement MENRT puis ATER – Soutenance : 8 décembre 2004 – Titre : " Contribution à la modélisation et à l'affectation des ressources humaines dans les processus " – Position actuelle : Ingénieur automaticien contractuel, Société Port Bateau d'argent.

[Kamsu-Foguem 04] B. Kamsu-Foguem – financement bourse EMA (Ecole des Mines d'Alès) – soutenance juin 2004 - Titre : "Modélisation et vérification de propriétés de systèmes complexes : Application aux processus d'entreprise" – Position actuelle : Maître assistant ENIT d'Albi.

4.2. Publications


[Fraisse et al. 05a] P. Fraisse, R. Zapata, W. Zarrad, D. Andreu. Remote Secure Decentralized Control Strategy for Mobile Robots. Journal of Advanced Robotics à paraître. [Crestani et al. 05] D. Crestani, A. Jean-Marie, C. Covès. Does Modular Design using Shared Transitions facilitate Petri Net Analysis using Finite coverability Graph ? Studies in Informatics and Control, vol. 14, n°2, pp. 55-64, Mars 2005. [Bennour et al. 05a] M. Bennour, D. Crestani, O. Crespo, F. Prunet. Computer Aided Decision for Human Task Allocation with mono and multi Performance Evaluation". International Journal of Production Research, vol. 43, n° 21, pp. 4559-4588, November 2005. [Chapurlat et al. 05] V. Chapurlat, B. Kamsu-Fogem, F. Prunet. A Formal Verification Framework and Associated Tools for Enterprise Modeling. Computer in Industry, à paraître.

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[Chapurlat et al. 03] V. Chapurlat, B. Kamsu-Fogem, F. Prunet. Enterprise Model Verification and Validation: An Approach. Journal Annual Review in Control, vol. 27, Issue 2, pp. 185-197, 2003.


[Covès et al. 03] C. Covès, D. Crestani, V. Chapurlat, F. Prunet. Estimation de performance de processus d'entreprise : la vue de l'ingénieur de production". Revue Internationale d'Ingénierie des Systèmes de Production Mécanique, vol. 7, pp. 26-35, Décembre 2003. [Val et al. 05] T. Val, P. Fraisse, D. Andreu. Vers l'utilisation de Bluetooth pour la commande à distance de robots mobiles. Journal Européen des Systèmes Automatisés, Hermès, n°7-8, pp. 859-892, 2003.


[Fraisse et al. 05b] P. Fraisse, A.P. Gil, D. Andreu, R. Zapata. Towards An Adaptive Trajectory Planning Approach for Collaborative Mobile Robots. 1st Workshop on Networked Control System and Fault Tolerant Control, Ajaccio, October 6-7th, 2005 [Andreu et al. 05] D. Andreu, JD. Techer, T. Gil, D. Guiraud. Implantable Autonomous Stimulation Unit for FES. 10th Annual Conference of the International Functional Electrical Stimulation, Montréal, Canada, July 5-9, 2005 [Eljalaoui et al. 05] A. El Jalaoui, D. Andreu, B. Jouvencel. A Control Architecture for Contextual Tasks Management: Application to the AUV Taipan. IEEE-OES Oceans'05 Europe Conference, Brest, June 20-23, 2005. [Nketsa et al. 05] A. Nketsa, JC. Pascal, D. Andreu, P. Esteban. Simulation and detection of some properties of hybrid system based Differential Predicate-Transition Petri Nets by means of VHDL-AMS. European Simulation and Modelling Conference, pp. 294-298, Paris, October 25-27, 2004. [Crestani 05] D. Crestani. ADESI : Une Action Spécifique pour la conduite du Changement des Systèmes Industriels. 6ème Congrès International de Génie Industriel, Besançon, 7-10 Juin 2005. [Bennour et al. 05b] M. Bennour, D. Crestani, L. Durville. Evaluation de l'Algorithme de Pisinger pour l'affectation des Ressources Humaines aux Processus d'entreprises". 6ème Congrès International de Génie Industriel, Besançon, 7-10 Juin 2005. [Andreu et al. 04b] D. Andreu, P. Fraisse, A. Ségovia de los Rios. Teleoperations Over an IP Network: from Control to Architectural Considerations. Eighth International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision (ICARCV 2004), pp. 765-770, Kunming, China, December 6-9, 2004. (Finalist for Best Paper Award, 5 papers selected over 400) [Fraisse et al. 04b] P. Fraisse, D. Andreu, R. Zapata, J.P. Richard, T. Divoux. Remote Decentralized Control Strategy for Cooperative Mobile Robots. Eighth International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision (ICARCV 2004), pp. 1011-1016, Kunming, China, December 6-9, 2004. [Andreu et al. 04a] D. Andreu, P. Fraisse, A. Ségovia de los Rios. Commande à longue distance d’un robot mobile par régulation de retard supervisée. Conférence Internationale Francophone d'Automatique (CIFA'04), n° 283, Douz, Tunisie, 22-24 novembre 2004. [Fraisse et al. 04a] P. Fraisse, D. Andreu, J.P. Richard, T. Divoux. Hybrid Position/Signal Level Control Architecture for Cooperative Mobile Robots by using GPS/Wifi technologies. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, New-Orleans, LA, USA, April 26 – May 1 2004. [Fraisse et al. 03] P. Fraisse, C. Agniel, D. Andreu, A. Ségovia. Teleoperation over IP network: Virtual PUMA Robot. IEEE International Conference on Industrial Technology, ICIT’03, Maribor, Slovenia, December 10-12, 2003. [Andreu et al. 03] D. Andreu, P. Fraisse, V. Roqueta, R. Zapata. A remote supervised delay regulator for Internet enhanced teleoperation. IEEE International Conference on Industrial Technology, ICIT’03, Maribor, Slovenia, December 10-12, 2003.

304

[Passama et al. 03] R. Passama, D. Andreu, C. Dony, T. Libourel. Control System Design using Objects Petri Nets based programmable components. IEEE-IMACS International Multiconference on Computational Engineering in Systems Applications, CESA'03, Lille, July 9-11, 2003. [Chapurlat et al. 03] V. Chapurlat, D. Crestani. Modélisation et analyse de processus opérationnels : Résultats d’une collaboration Industrie / Recherche. 5ème Congrès International de Génie Industriel, Québec, 26 – 29 Octobre 2003. [Kamsu-Fogem et al. 03a] B. Kamsu-Fogem, V. Chapurlat, F. Prunet. Complex System Properties Representation and Reasonning using Conceptual Graphs. International Conference on Computational Intelligence for Modelling Control, CIMCA'2003, Vienne, Autriche, February 12-14, 2003. [Kamsu-Fogem et al. 03b] B. Kamsu-Fogem, V. Chapurlat, F. Prunet. Enterprise Model Verification : A graph-based Approach. Computing Engineering in Systems Applications, CESA 2003, Lille, 9-11 Juillet, 2003. [Kamsu-Fogem et al. 03c] B. Kamsu-Fogem, V. Chapurlat, F. Prunet. Modélisation et Analyse formelle des Systèmes Complexes avec les Graphes Conceptuels : Application à la Modélisation d'Entreprise. Conférence Canadienne de Génie Electrique et Informatique, CCGEI 2003, Montréal, Canada, 4-7 mai, 2003. [Carbou et al. 02a] J.D. Carbou, D. Andreu, P. Fraisse. Events as a key of an autonomous robot controller. 15th IFAC World Congress (IFAC'b 02), Barcelone, Spain, July 21-26 2002. [Carbou et al. 02b] J.D. Carbou, D. Andreu, P. Fraisse. Pilotage d'un bras robotisé par commutation de commande. Conférence Internationale Francophone d'Automatique (CIFA'02), Nantes, France, 8-10 juillet 2002. [Chapurlat at al. 02] V. Chapurlat, B. Kamsu-Fogem, F. Prunet. A Property Reference Model and Associated Tools for System Life-Cycle Management. 15th IFAC World Congress (IFAC'b 02), Barcelone, Spain, 21-26 July 2002.


[Passama et al. 04a] R. Passama, D. Andreu, C. Dony, T. Libourel. Vers une méthodologie logicielle pour la robotique d’intervention. Colloque Agents Logiciels – Coopération – Apprentissage – Activité Humaine, pp. 1-16, Montpellier 17-18 juin 2004. [Bennour et al. 04] M. Bennour, D. Crestani, F. Prunet. Evaluation d'une approche d'affectation des ressources humaines aux processus d'entreprise. MOSIM'04, Nantes, 1-3 Septembre 2004. [Arnould et al. 03] C. Arnould, D. Crestani, C. Covès, A. Jean-Marie, F. Prunet. Complexité algorithmique asymptotique temporelle d'algorithmes de construction de graphe de couverture. MOSIM'03, pp.82-87, Toulouse, 23-25 Avril 2003. [Vallespir et al 03] B. Vallespir, C. Braech, V. Chapurlat, D. Crestani. L'intégration en modélisation d'entreprise : Les Chemins d'U.E.M.L. MOSIM'03, pp. 140-145, Toulouse, 23-25 Avril 2003. [Bennour et al. 03] M. Bennour, D. Crestani, F. Prunet. Une approche de gestion des ressources humaines guidée par les compétences. MOSIM'03, pp. 665-671, Toulouse, 23-25 Avril 2003. [Bennour et al. 02] M. Bennour, D. Crestani, F. Prunet. Intégration des compétences individuelles et collectives dans le calcul de la performance de processus industriels. Colloque de gestion des compétences et des connaissances en génie industriel, pp. 139-147, Nantes, Décembre 2002.

305

Autres conférences

[Passama et al. 04b] R. Passama, D. Andreu, C. Dony, T. Libourel. Modèle de contrôleur pour une méthodologie de conception basée composants. Journées des Jeunes Chercheurs en Robotique, Douai, 8-9 septembre 2004. [Crestani et al. 04] D. Crestani, B. Vallespir. Capital des connaissances sur les travaux et actions du GRP/GT5 : Relation à la modélisation des processus. Workshop du groupe ECI, Lyon, 15 Janvier 2004.

4.3. Brevets

[Guiraud et al. 04] Brevet N°04 09351, déposé le 3 septembre 2004. CNRS-INRIA-UMII D. Guiraud, G. Cathébras, S. Bernard, D. Andreu, Y. Bertrand, J.D. Techer (partie sur « Méthode d’accès à intervalle temporel glissant pour architecture SEF implantée »)

4.4. Rapports de contrat

[ADESI 04a] Aide à la Décision pour l'Evolution socio-technique des Systèmes Industriels Rapport de fin de contrat de l'Action Spécifique n° 64 du CNRS, pp. 1-183, Juin 2004. [ADESI 04b] Aide à la Décision pour l'Evolution socio-technique des Systèmes Industriels Rapport de fin de contrat de l'Action Spécifique n° 64 du CNRS, Annexes, pp. 1-74, Juin 2004.

4.5. Membres de l'équipe-projet ARCHI

Permanents de l'équipe ARCHI

Nom Statut/Grade Domaines scientifiques de compétences

Prunet François PR (retraite 11/09/2004)

Systèmes à Evénements Discrets Modélisation d'entreprise

Andreu David MCF UMII Systèmes à Evénements Discrets Architectures

Crestani Didier MCF UMII Systèmes à Evénements Discrets Modélisation d'entreprise

Godary Karen MCF UMII (recrutement octobre 2005)

Systèmes à Evénements Discrets Validation et vérification de propriétés

Doctorants de l'équipe ARCHI

Nom Statut Sujet

Carbou Jean Damien Thèse MNRT soutenue en 2004 Enc. : F. Prunet, D. Andreu, P. Fraisse

Architecture pour la télé-opération de véhicules mobiles

Bennour Méziane Thèse MNRT soutenue en 2004 Enc. : F. Prunet, D. Crestani

Affectation des ressources humaines

Kamsu-Foguem Bernard

Thèse EMA soutenue en 2004 Enc. : F. Prunet, V. Chapurlat

Modélisation et vérification de propriétés de systèmes

complexes

El Jalaoui Abdellah

3ème année thèse MNRT Enc. : B. Jouvencel, D. Andreu

Architecture de commande de véhicules sous-marins

autonomes

Passama Robin 3ème année thèse MNRT Enc. : C. Dony, D. Andreu, T. Libourel

Conception d'architecture de contrôle à base de composants

logiciels

Ben Lazreg Ibrahim 2ème année thèse MNRT Enc. : T. Libourel, D. Andreu, C. Dony

Conception d'un environnement d’assemblage et de déploiement

de composants logiciels

Benzaida Yousra 2ème année thèse MNRT Enc. : D. Crestani, V. Chapurlat

Processus stratégiques et risque

306

DEXTER

RESPONSABLE : Ph. Poignet


O. Company (MCF UMII - 100%)E. Dombre (DR CNRS - 100%)A. Fournier (PR UMII - 100%)S. Krut (CR CNRS - 2004 - 100%)

F. Pierrot (DR CNRS - 100%)P. Poignet (MCF UMII - HDR - 50%)J. Triboulet (MCF CUFR Nîmes - 2003 - 50%)


Thèses 7HDR 1Brevets 2

Audience internationale Audience nationaleLivres 1Chapitre d’ouvrages 2Edition d’ouvragesRevues avec comité de lecture 12 3Conférences avec actes publiés et comité de lecture 38Conférences invitées 7Autres conférences

Conception, commande, manipulation, robotique parallèle, robotique médicale

Permanents :

V. Begoc (2004-2007 - CIFRE)V. Nabat (2003-2006 - Fondation Fatronik)A. Noce (2004-2007 - MNRT)P. Maillet (2002-2005 - CIFRE)

M. Sauvée (2003-2006 - CIFRE)W. Zarrad (2004-2007 - MNRT)M. Dominici (2005-2008 - MNRT)D. Corbel (2005-2008 - Ressources propres)

Thèses en cours :

• Chercheur associé « poste rouge » CNRS Rui Cortesao, Maître de Conférences, Université de Coïmbra, Portugal : 4 moisen 2004, 4 mois en 2005

• Accueil d’un chercheur de l'Université Catholique de Louvain : B. Herman, mars-juillet 2005 (conception d'un robot porte-endoscope pour la laparoscopie)

Autres :

• P. Renaud dans le cadre du programme ROBEA (2003-2004)• ATER : Gilles Duchemin (2003-2004)

Post-doc :

• Nomination au Georges Giralt’s PhD Award 2002 du réseau européen EURON : O.Company • Lauréat du Georges Giralt’s PhD Award 2003 : G. Duchemin • Prix de thèse « Robotique » du GDR MACS 2005 : S. Krut • Prix « Sciences de la Matière et Technologie » du concours Innovation – Recherche – Entreprise de l’ADER

Languedoc-Roussillon (2002) pour le développement du robot SCALPP de prélèvement de peau (collaboration avecla Société SINTERS-Toulouse et le Service des Brûlés de l’hôpital Lapeyronie-Montpellier)

• 2 chercheurs à l’affiche du département STIC du CNRS (G. Duchemin, mai 2004 ; S. Krut, juin 2005)

Faits marquants

• GT du GDR MACS Commande prédictive non linéaire (animation conjointe LAG-LIRMM)• Organisation « European Summer School in Medical Robotics» Editions 2003 et 2005 : http://www.lirmm.fr/manifs/UEE/accueil.htm,

http://www.lirmm.fr/UEE05/ • Comité technique IFAC 2005-2008• Comités de programme (AMC 2004, AIS 2002, SURGETICA CAS 2002 / 2005, CLAWAR 2002, ISR 2002 / 2004, JNRR 2003 et 2005, JDMACS

2005, IFAC NMPC_FS’06, CIFA 2004 / 2006 IEEE ICRA)• Organisation des « 3ème Journées Bilan du Programme ROBEA », Montpellier, 29-31/03/05 : http://www.lirmm.fr/ROBEA2005/ • Organisateur de deux Tutoriels en Robotique Médicale « From mini-invasive surgery to endocavitary/endoluminal interventions » : 7th Int. Conf.

on Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention, http://miccai.irisa.fr/index2.php?menu=Program&page=Tutorials, 2004• Animation RTP17 « Robotique autonome et communicante » (avec R. Chatilla, LAAS)• Directeur de collection Robotique Hermès• Responsabilité scientifique pour le numéro spécial robotique du journal du CNRS• Membre extérieur (titulaire) nommé de la CS 61ème section de l'INSA de Lyon (2001-2004 et 2005-2008) et de l'Université de Perpignan

(2001-2004 et 2005-2008), Membre titulaire de la CS mixte Mathématiques Informatique Physique du CUFR de Nîmes (2003-2006)et suppléant de la CS 61ème /63ème section de l'Université d'Evry Val d'Essonne (2003-2006)

• Conseils scientifiques CEA/ DRT/LIST/DTSI, mars et décembre 2005• Jury : prix des meilleures thèses en automatique (EEA et GdR MACS), prix de thèse SPECIF (2003-2005)• Membre nommé et Vice-Président de l’Intercommission d’Emergence n°5 de l’INSERM « Chirurgie micro-invasive et robotisée » (2003-2006)• Comité scientifique du PIR CNRS ROBEA (2001-2004), Comité d'Experts Robotique Département STIC-CNRS (2005-…)• Conseil Scientifique et Conseil d'Administration du Pôle Productique Régional (maintenant « Transfert LR ») depuis 1995• Président de la section 07 du Comité National de la Recherche Scientifique, 2004

Animation

• TIMC, LSIIT, LRP6, IRRCyN, INRIA, LASMEA, LaMI, CERTES, LAG, CEA LIST, CEA LETI • Responsable de la Plate-forme nationale de Robotique Médicale financée par le CNRS / STIC 2004 (110 k€, partenaires : LSIIT, LRP, TIMC, LIRMM)• CHU Montpellier, CHU Grenoble, Groupe hospitalier Pitié-Salpêtrière Paris, CHU Nîmes


• Université de Coimbra, Portugal (poste CNRS « chercheur associé »de R. Cortesao)

• Fondation Fatronik, Espagne (brevet en commun)• Université du Michigan à Ann Harbor, USA (brevet en commun)

• Université de Tohoku, Japon (création de prototype en commun)• Joint Robotics Lab. (JRL), CNRS / AIST, Tsukuba : post-doc JSPS de

S. Krut (nov. 2003-sept. 2004)


• SINTERS • MedTech • Symétrie • CYBERNETIX • B+ Developments • Toyoda Machine Works • SEPRO Robotique


• Projets européens Ahead (2002-2004, 36 homme.mois, subvention 217 k€) et Mach21 (2000-2002, 61 homme.mois, subvention 261 k€)• Projet RNTS EndoXirob (2000-2004, 131,6 k€)• Projets ROBEA (http://www.lirmm.fr/w3rob/robea/) : MAX (Coordination, 2001-2003, 5 partenaires, 125 k€ dont 30 k€ pour le LIRMM);

MARGE (Coordination, 2001-2003, 26 k€)• MP2 (Coordination, 2003–2005, 5 partenaires, 80 k€ dont 20 k€ pour le LIRMM ) ; GABIE (Coordination, 2003-2005, 26 k€); RABBIT Participation

2001–2005, financement 3 k€ pour le LIRMM, 8 partenaires)• Projets BioSTIC Languedoc Roussillon « Synthèse de lois de commande hybride vision/force pour des actes endoscopiques robotisés de chirurgie cardia-

que à cœur battant » (2004–2006, 18,5 k€, partenariat CHU de Montpellier) et « Analyse de l’influence de l’effort exercé par l’opérateur sur la mesuredu diamètre d’artères en imagerie échographique » (2005 – 2007, 25 k€, partenariat CHU de Nîmes)

• Subvention CNRS projet « Bionique et mobilité » (2004, 35 k€)• Contrats SPRINTT Région L-R avec MedTech (2004, 15 k€) et Symétrie (2004, 15 k€), équipement Région L-R robotique médicale (2003, 25 k€)• Contrats industriels SEPRO Robotique (2003, 11,4 k€), MedTech (2003-2005, 18,6 k€), CYBERNETIX (2002-2005) et B+ Developments (2004-2006)

Contrats

1. Problématique scientifique et positionnement L’équipe-projet DEXTER se positionne résolument suivant un axe mécatronique avec pour objectif de concevoir, réaliser et commander des robots performants et robustes destinés à la manipulation. Les thèmes scientifiques abordés sont la définition de méthodologies de conception, le développement de protocoles d’estimation et la synthèse de commandes référencées capteur (effort, vision) et/ou modèle (prédictif). Les outils théoriques développés sont validés et mis en œuvre dans le domaine de la robotique parallèle pour des applications de manipulation rapide et de la robotique médicale pour des applications de manipulation fine. Ces deux aspects convergent actuellement vers un thème fédérateur centré sur la manipulation fine et rapide notamment dans le contexte de l’assistance aux gestes pour des opérations en chirurgie cardiaque mini-invasive à cœur battant. L’équipe possède dans les deux domaines de la robotique parallèle et robotique médicale une visibilité et une lisibilité nationale et internationale. Les contributions majeures de notre équipe sont donc réparties en 4 domaines : i) robots médicaux et chirurgicaux, ii) robots parallèles et redondance, iii) robots parallèles à forts débattements angulaires et iv) identification et commande de robots.

2. Résultats obtenus (2002 – 2005) Ces quatre dernières années ont été particulièrement riches en résultats sur tous les plans : recherche, actions en collaboration et valorisation, avec également des collaborations très fortes aux plans national et international. Le § 2.1 présente les principaux résultats obtenus et le § 2.2 expose les collaborations avec des partenaires académiques et industriels, français et étrangers.

2.1. Principaux résultats obtenus au LIRMM

Nos résultats sont présentés ici selon les quatre axes déjà mentionnés : (i) robots médicaux et chirurgicaux, (ii) robots parallèles et redondances, (iii) robots parallèles à forts débattements angulaires et (iv) identification et commande de robots.

2.1.1. Robots médicaux et chirurgicaux

Notre objectif est de proposer des outils permettant d’assister le chirurgien pour effectuer des gestes difficiles ou impossibles à réaliser actuellement. Ainsi, nous avons conçu et réalisé un robot pour le prélèvement de peau et nous focalisons actuellement nos efforts sur le développement d’une plate-forme destinée à la chirurgie mini-invasive et plus particulièrement pour des opérations de chirurgie cardiaque à cœur battant. Nous avons également travaillé avec la société MedTech pour la mise en œuvre d’une plate-forme de chirurgie orthopédique (cf § 2.2). ► Robot médical pour le prélèvement de peau (1999-2003) [Poignet et al. 2003], [Dombre et al. 2003], [Duchemin et al. 2004], [Duchemin et al. 2005], [Thèse G. Duchemin soutenue en 2002, lauréat du Georges Giralt's PhD award of EURON, 2004] En chirurgie réparatrice, le chirurgien est amené à réaliser des greffes de peau : pour ce faire, il prélève sur une zone saine du patient des lambeaux d'épiderme de quelques dixièmes de millimètres d'épaisseur grâce à un "dermatome" (instrument dont le principe de fonctionnement est le même que celui d'une tondeuse à barbe). Les lambeaux sont ensuite plaqués sur la zone brûlée ou sur la plaie à recouvrir. Le prélèvement proprement dit est difficile à réaliser car il nécessite de maintenir un contact régulier du dermatome avec la peau tout en exerçant un effort important (de l'ordre de 100 Newtons). Après une étude de faisabilité sur animal, qui a permis de dimensionner un robot répondant aux exigences d'une utilisation sécurisée et fiable en bloc opératoire, un prototype de robot – le robot SCALPP / DERMAROB – a été spécifié par le LIRMM, en étroite collaboration avec le Service des Brûlés de l'Hôpital Lapeyronie, réalisé par la Société SINTERS et mis au point au LIRMM. Des validations cliniques sur animal ont été effectuées en 2002 et 2003. Elles ont montré que le robot pouvait prélever des lambeaux de peau de qualité équivalente à ceux obtenus manuellement par un chirurgien.

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Sur le plan scientifique, les travaux ont porté sur la conception d’une architecture matérielle et logicielle sûre, sur la commande en effort et sur la modélisation des interactions dermatome/tissu en vue d’améliorer la commande. Valorisation : La réussite du projet SCALPP / DERMAROB a été saluée par un prix décerné par l’ADER L-R en 2003. A ce jour, le transfert « Monde académique vers entreprise » est achevé, avec succès, mais le transfert « Entreprise industrielle vers monde hospitalier » reste à finaliser.

Le robot SCALPP / DERMAROB Gros plan sur le

dermatome Greffon prélevé par le robot

► Plate-forme d’assistance robotisée pour la chirurgie mini-invasive [Michelin et al. 2002], [Dombre et al. 2004], [Michelin et al. 2004a], [Michelin et al. 2004b], [Michelin et al. 2004c], [Sauvée et al. 2005] Un axe fort de nos recherches (en collaboration avec des services de chirurgie cardio-vasculaire de Montpellier, Paris et Grenoble) concerne l’assistance aux gestes de chirurgie mini-invasive. Dans ce contexte, nos travaux se focalisent sur la synthèse d’algorithmes de contrôle-commande de deux natures complémentaires : (i) la commande de systèmes qui présentent des caractéristiques géométriques, cinématiques et dynamiques contraintes et (ii) des architectures hybrides vision/force pour répondre spécifiquement aux contraintes de la chirurgie mini-invasive. i) Commande de systèmes contraints cinématiquement - Nos premiers résultats sont associés à l’étude de différents modes de coopération entre le chirurgien et le robot et à la définition de méthodes d'apprentissage de gestes répétitifs tels que ceux que l'on rencontre dans l'anastomose. Cet apprentissage du geste repose sur un modèle générique des interactions instrument / tissu et sur une supervision active du chirurgien en cours d'exécution de la tâche. Pour valider les principes retenus, nous avons développé une plate-forme expérimentale comprenant un bras maître (PHANToM) et un bras esclave (PA-10). Pour répondre à la contrainte de passage de l’instrument par un point fixe, des lois de commande spécifiques ont été proposées réalisant un contrôle actif du contact robot/trocart. Les algorithmes utilisent soit les propriétés géométriques du robot soit un principe de découplage dynamique posture-tâche (thèse de M. Michelin soutenue en 2004).

Le robot esclave D2M2 Suivi de valve mitrale

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Le choix d’une solution algorithmique, plutôt que cinématique, pour respecter la contrainte du passage de l'instrument par le trocart a servi de point de départ à la conception au LIRMM du robot D2M2. Ainsi, D2M2 (Direct Drive Medical Manipulator) est générique en ce sens qu’il n’a pas une cinématique dédiée, comme les robots actuellement utilisés en chirurgie endoscopique. Il intègre le contrôle actif du contact robot / trocart validé [Dombre et al. 2004]. Il est couplé au bras PHANToM. Cet ensemble maître-esclave constitue l’élément essentiel d’une plate-forme expérimentale que l’on utilise pour l’étude de lois de commande de robots coopérant avec le chirurgien dans des opérations mini-invasives à cœur battant. A cet égard, le bras D2M2 est :

• réversible, car les frottements aux articulations sont très faibles (moteurs "direct drive"), pour permettre d’évaluer des commandes en effort et des modalités de retour haptique ;

• à grande dynamique pour pouvoir suivre les mouvements d’un cœur battant.

ii) Synthèse de commande hybride vision/force – Ces travaux portent sur la définition d’architectures de commande intégrant des références capteurs de nature différente : l’effort et la vision. Les informations visuelles sont issues de capteurs de type échographique ou de type « caméra rapide » permettant de capturer les dynamiques des organes déformables que l’on veut suivre. L’objectif est tout d’abord d’estimer le mouvement de ces organes tel que le cœur et ensuite d’être capable de suivre ces mouvements. Les premiers résultats concernent plus particulièrement le suivi de valve mitrale sous échographie [Sauvée et al. 2005].

2.1.2. Robots parallèles et redondance

Nous avons été parmi les premiers à mettre en évidence et à traiter de manière systématique les cas très variés de redondance que peuvent présenter les mécanismes parallèles : (i) redondance cinématique, pour laquelle le mécanisme peut présenter une infinité de positions des organes commandés (moteurs) pour une position donnée de l’organe terminal (outil), (ii) redondance d’actionnement, pour laquelle il existe une infinité d’efforts produits par les organes commandés capables d’équilibrer un effort donné sur l’organe terminal et (iii) redondance métrologique, pour laquelle il existe plus de capteurs de position que de degrés de liberté. Nous avons abordé ces problèmes les uns après les autres, en cherchant d’une part à proposer des solutions théoriques génériques, et d’autre part à montrer l’effectivité sur un ou plusieurs démonstrateurs prototypes. ► Machine à redondance d’actionnement et nouveaux indicateurs de performances La machine Archi a été imaginée, conçue et réalisée pour matérialiser l’importance de la redondance d’actionnement comme solution au problème des singularités de type « sur-mobilité ». Elle permet d’obtenir une orientation quelconque d’une broche d’usinage sur une machine 3 axes (X, Z, et rotation B, selon les conventions des spécialistes de l’usinage). Nous fondons aujourd’hui de gros espoirs sur une industrialisation possible de cette solution [Pierrot 2002], [Thèse de F. Marquet soutenue en 2002]. Nous avons proposé de nouveaux indicateurs de perfomances (Thèse S. Krut) qui reposent sur l’évaluation de l’isotropie en vitesse et en effort (étendue au cas des robots à câbles). Cette évaluation se fait directement dans l’espace opérationnel par opposition au concept des années 70 où l’évaluation de l’isotropie basée sur le conditionnement est mise en défaut pour les machines redondantes. Le fil conducteur de ce travail est la distinction entre isotropie de la machine (point de vue utilisateur) et celle de la transformation mathématique entre espaces articulaire et opérationnel [Krut et al. 2002b], [Krut et al. 2004a], [Krut et al. 2004c].

Robot H4R et capteur redondant Machine « Archi » à redondance d’actionnement

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► Machine à redondance cinématique, redondance métrologique, articulations déformables et en position quasi singulière [Ronchi et al. 2004], [Ronchi et al. 2005a], [Ronchi et al. 2005b] , [Thèse de S. Ronchi soutenue en 2005] Ce projet est notre point de départ concernant les machines de précision. Nous avons souhaité étudier plusieurs points théoriques et/ou technologiques : la redondance cinématique (combinaison Macro/Micro), l’apport des singularités de type « sériel » pour augmenter la résolution et l’intérêt des articulations déformables.

2.1.3. Robots parallèles à nacelle articulée pour forts débattements angulaires

Encore très récemment, il était communément admis par les spécialistes des robots parallèles que ces machines ne pouvaient pas offrir de forts débattements angulaires, sauf à les limiter à ce seul type de mouvement. Pourtant, les applications de transfert - palettisation et d’usinage reposent très fréquemment sur des architectures cinématiques à quatre degrés de liberté 3T1R (3 translations, 1 rotation) ou cinq degré de liberté, 3T2R. Partant du concept de « nacelle articulée » qui rompt de manière radicale avec l’architecture classique des robots parallèles, nous avons ainsi créé des machines innovantes, dont certaines font l’objet de demandes de brevet, en nous appuyant sur de nouveaux outils théoriques. ► Robot parallèle 3T1R Le robot « H4_L », évolution du concept « H4 », a été imaginé, conçu et optimisé pour le transfert de charges lourdes (thèse de S. Krut) ; il s’agit d’une architecture pleinement parallèle à 4 degrés de liberté [Company et Pierrot, 2002], [Company et al. 2002a]. L’architecture « I4 », résultat de la thèse de S. Krut et autre évolution majeure du concept « H4 », permet de construire des machines à disposition symétrique et possède des modèles très simples. La première implémentation à actionneurs linéaires, « I4L », a servi de support à un démonstrateur du projet européen Mach21. La version « I4R » perd la symétrie parfaite mais gagne en simplicité et efficacité [Pierrot 2004], [Pierrot et al. 2004], [Pierrot et al. 2005]. Le robot « Par4 » symétrique grâce à une contrainte cinématique locale (demande de brevet en cours) combine les avantages de H4 et I4 : liaisons pivots sur la nacelle (efficacité aux hautes accélérations) et disposition symétrique (répartition des charges). Les modèles restent de complexité raisonnable et la rigidité est remarquable. Ceci est dû d’une part à une nacelle intégrant un mécanisme à parallélogramme et d’autre part au choix d’une solution constructive hyperstatique : l’ensemble est né de considérations sur les singularités internes récemment étudiées par notre groupe [Nabat et al. 2005]. ► Nouveau type de singularités et méthode de modélisation associée [Company et al., 2005a] La communauté « robotique parallèle » définissait uniquement deux types de singularité : sous-mobilité et sur-mobilité; nous avons mis en évidence un troisième type de singularité, dit « interne» ou de « contrainte », et avons proposé une modélisation plus complète qui inclut l’ensemble des types : sur-mobilité, sous-mobilité et interne. De ces réflexions, nous avons pu établir une première approche concernant la modélisation de la rigidité.

Démonstrateur PAR_4 Démonstrateur I4L

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► Robot 3T2R à forts débattements angulaires, à redondance d’actionnement et nacelle articulée [Krut et al. 2003b] En appliquant les outils théoriques de la thèse de S. Krut, nous avons prouvé par un démonstrateur CAO qu’il existe des machines à forts débattements angulaires (± 90° selon deux axes) qui conservent trois mouvements de translation conséquents. Pour cela, nous avons allié redondance d’actionnement et nacelle articulée.

Concept EUREKA Démonstrateur MicMac en cours de réalisation

2.1.4. Identification et commande de robots

Outre la conception et la réalisation de robots parallèles, nous nous intéressons à la synthèse de commandes performantes et robustes adaptées à ces machines. Les résultats importants dans ce domaine s’articulent autour de 3 contributions majeures (i) identification et commande prédictive (ii) commande pour robots à redondance d’actionnement et (iii) commande pour robots à redondance de capteurs. ► Identification et commande prédictive de robots parallèles [Vivas et Poignet 2003], [Vivas et al. 2003], [Poignet et al. 2003a], [Poignet et al. 2003b], [Vivas et Poignet 2005], [Thèse d’A. Vivas soutenue en 2004] Dans le contexte des robots parallèles, nous avons développé un protocole d’estimation par moindres carrés pour estimer les paramètres du modèle dynamique. Nous avons par ailleurs proposé une démarche efficace pour mettre en œuvre une technique d’estimation garantie utilisant des approximations ellipsoïdales. Des premiers travaux ont également été menés sur l’utilisation de techniques d’arithmétique par intervalles. Sur la base des modèles ponctuels estimés, nous avons synthétisé un contrôleur prédictif robuste qui permet d’améliorer significativement les performances du robot. ► Commande de robots parallèles à redondance d’actionnement [Marquet et al. 2002b], [Marquet et al. 2003], [Thèse de F. Marquet soutenue en 2002] Nous avons proposé une nouvelle architecture de commande qui gère les systèmes mécaniques parallèles à redondance d’actionnement en s’affranchissant des singularités. Nous avons montré que plusieurs schémas de commande permettent de tirer parti de la redondance pour rejeter les singularités et minimiser un paramètre (norme max des forces motrices ou de l’effort interne…). ► Commande de robots parallèles avec capteurs redondants [Marquet et al. 2002a] Durant sa thèse F. Marquet a abordé une voie originale pour l’intégration de capteurs redondants dans les schémas de commande des machines parallèles pour en améliorer la précision (en respectant les contraintes temps réel). Nous avons défini un espace de commande étendu et de nouveaux modèles de transformations géométrique et cinématique. La pertinence de cette approche a été validée expérimentalement.

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2.2. Collaborations académiques ou industrielles

Ce paragraphe décrit brièvement les aspects scientifiques et quelques résultats liés à des collaborations nouées aux plans national et international. Au plan national, il s’agit de relations avec des partenaires académiques ou industriels. Au plan international, trois types de partenariats sont évoqués : (i) partenariats formels dans le cadre du 5° PCRDT de la Commission Européenne, (ii) partenariats non contractualisés avec des universités étrangères, (iii) partenariats avec des centres de R&D industriels pour lesquels la relation a dépassé le stade du simple « contrat de recherche » pour aboutir à des échanges bidirectionnels réels.

2.2.1. Collaborations nationales

► Projet RNTS EndoXirob (2000-2004) Ce projet labellisé par le Réseau National des Technologies de la Santé (RNTS) en novembre 2000 avait pour objectif de concevoir et de développer un robot téléopéré de chirurgie endoscopique qui devait présenter des avancées importantes par rapport à l’existant (en termes d’encombrement, de dextérité, de miniaturisation des outils, de facilité de mise en œuvre, de coût…). Les partenaires étaient : SINTERS (Coordonnateur), SIQUALIS, le CEA / SRSI, le LAAS, le LIRMM, l’IET Toulouse, l’INRIA, le CERT/DCSD et le CHU Rangueil de Toulouse. Dans ce projet, nos travaux portaient sur la synthèse d’algorithmes de commande de systèmes contraints cinématiquement (Thèse M. Michelin). ► Projet MARGE du PIR ROBEA (2002-2003) [Dombre et al. 2004] Le projet MARGE « Modélisation, Apprentissage et Reproduction du Geste Endochirurgical » a été monté en réponse à l'appel d'offre 20001 du PIR CNRS "Robotique et Entités Artificielles" (ROBEA) avec le LRP, le CEA / SRSI et l'hôpital Pitié Salpêtrière. Ce projet est dans la continuité du projet ENDOXYROB avec des études amont sur la caractérisation du geste du chirurgien, la conception d’instruments intra-cavitaires à haute mobilité et la synthèse de lois de commande. ► Projet GABIE du PIR ROBEA (2003-2005) [Sauvée et al. 2005] Les partenaires du projet ROBEA GABIE « Guidage Actif Basé sur l’Imagerie Echographique » sont le CEA / SRSI, le LIRMM, le LRP, TIMC ainsi que le CHU de Grenoble et l’hôpital Pitié Salpêtrière. On s’intéresse à l’assistance au geste chirurgical dans des procédures où le but est d’atteindre avec un instrument une cible localisée par échographie (réparation des cordages des valves cardiaques, prélèvement pour analyse, injection de produits…). Ce projet pluridisciplinaire s’appuie sur les compétences de ses partenaires en imagerie échographique, conception de systèmes mécaniques complexes, commande, interaction homme / machine. Il vise à la réalisation d’un démonstrateur qui permettra de valider d’un point de vue clinique les méthodologies proposées. Nos travaux concernent l’estimation de mouvement dans des images échographiques. ► Plate-forme nationale de Robotique Médicale CNRS/STIC (à partir de 2004) Nous sommes coordonnateur de cette plate-forme dont l’objectif est de dynamiser les activités sur le guidage par l'image en favorisant la mise en commun de développements expérimentaux (logiciels, matériels) avec une mutualisation d’équipements coûteux. Les ressources matérielles affectées au projet sont un endoscope, une caméra rapide, un bras maître, un échographe, un localisateur 3D et des fantômes anatomiques. Cette plate-forme est ouverte à l’ensemble de la communauté nationale. Elle facilitera les évaluations comparatives des approches développées. ► Projet BRIGIT (2002-2005) [Maillet et al. 2004], [Nahum et al. 2004], [Maillet et al. 2005], [Thèse P. Maillet] Le robot BRIGIT (Bone Resection Instrument Guidance by Interactive Telemanipulator) est un dispositif chirurgical d’assistance au guidage d’instruments de fraisage, perçage et découpe de tissus osseux. Il s’agit d’un système maître-esclave conçu à partir de composants "sur étagère" par la Société MedTech dont nous avons hébergé au LIRMM le site expérimental depuis sa création en 2002 jusqu'au printemps 2005. Notre contribution a porté sur le développement (i) d’une plate-forme expérimentale visant à montrer la faisabilité du projet et à dimensionner le prototype, (ii) et d’outils pour construire un environnement logiciel et matériel permettant au chirurgien d'installer en salle d'opération et d'exploiter le robot BRIGIT en respectant trois contraintes fortes : temps d'installation minimal, facilité d'utilisation et sûreté de fonctionnement.

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► Projet MAX « Machines à architecture complexe » du PIR ROBEA (2002-2003) [Andreff et al. 2004], [Renaud et al. 2004a] [Renaud et al. 2004b] Le projet regroupe des équipes de l'INRIA Sophia Antipolis, de l'IRCCyN, du LaRAMA, du LASMEA et du LIRMM. Il s'intéresse aux nouvelles machines parallèles sous les aspects de conception, d'identification et de commande, avec des activités aussi bien théoriques qu'expérimentales. Les disciplines scientifiques concernées vont de la mécanique à l'automatique en passant par la métrologie et le traitement du signal. Un résultat collaboratif important concerne l’étalonnage géométrique par vision des machines parallèles. ► Projet MP2 « Machines parallèles et précision » du PIR ROBEA (2004-2005) Les équipes du projet MAX sont ici encore regroupées pour un nouveau projet focalisé sur les aspects de précision des machines parallèles. Les travaux portent en particulier sur l’estimation de paramètres dynamiques par vision en collaboration avec le LASMEA. ► Collaboration avec le CERTES de l’Université de Créteil (2002-2005) Avec N. Ramdani, Maître de Conférences à l’Université de Créteil, nous nous sommes intéressés à l’estimation garantie des paramètres dynamiques de robots. Les résultats de ce travail ont fait l’objet de plusieurs publications [Ramdani et Poignet 2005], [Poignet et al. 2003a], [Poignet et al. 2003b]. N. Ramdani est actuellement en détachement CNRS au LIRMM (depuis septembre 2005).

► Collaboration avec la société B+ Developments (2004-2007) Dans le cadre d’une thèse CIFRE avec la société B+ Developments (Thèse de V. Bégoc), nous étudions un concept de saisie isotrope à l’aide de préhenseurs sous-actionnés. Nous avons ainsi conçu un mécanisme qui permet d’obtenir un effort de contact isotrope. Nous avons proposé une méthodologie de conception qui rend un doigt isotrope quelle que soit sa configuration (orientation des phalanges les unes par rapport aux autres).

2.2.2. Collaborations internationales

► Université de Coimbra, Portugal Nous collaborons avec Rui Cortesao, Assistant Professor à l’Université de Coimbra au Portugal, pour le développement d’une architecture de commande robuste hybride position / force dans le contexte d’applications téléopérées de chirurgie mini-invasive. R. Cortesao a passé 4 mois au LIRMM en 2004 sur un poste de chercheur associé au CNRS et passera 4 mois à partir du mois d’octobre 2005 dans les mêmes conditions. ► Projet Européen AHEAD Le projet Ahead était dédié aux nouveaux concepts d’automatisation pour l’industrie aéronautique. Dans ce cadre, nous nous sommes intéressés aux apports des mécanismes parallèles et de la commande en effort pour l’industrie aéronautique. Nous avons proposé une avancée très innovante pour les opérations de rivetage. Un prototype de robot autonome de petite taille (moins d’un demi mètre cube), remplaçant avantageusement les machines gigantesques (taille d’un fuselage) a été conçu en partenariat avec la Fondation Fatronik (Espagne). Un brevet est envisagé. ► Projet Européen MACH21 Le projet Mach21 a permis une série d’études tant fondamentales qu’appliquées sur de nouvelles familles de machines parallèles, avec, pour ce qui concerne notre équipe, des résultats importants sur les robots 3T1R. Les échanges avec nos collègues du WZL d’Aachen et de la Fondation Fatronik ont, en particulier, permis de mettre en avant des propositions de nouvelles machines. ► Collaboration avec l’Université de Tohoku, Japon, nouvelle version du robot H4 [Choi et al. 2003] Le LIRMM et le laboratoire du professeur Uchiyama de l’Université de Tohoku à Sendai ont décidé de lancer un projet commun concernant une extension de résultats obtenus par le LIRMM sur l’architecture H4. Cette activité commune a permis la création d’une nouvelle version du robot H4, aujourd’hui en phase de test au Japon. ► Machine HSDM avec l’Université du Michigan, USA [Katz et al. 2003]

315

Nous avons conduit en partenariat avec le Centre d’Excellence de la NSF à l’Université du Michigan, ERC/RMS, une étude sur les systèmes de production « reconfigurables » utilisant des architectures parallèles proposées par notre équipe (brevetées en 2003). ► Collaboration avec le centre de R&D de Toyoda Machine Works, Japon [Pierrot et al. 2003], [Krut et al. 2003a] Cette collaboration, non contractualisée mais néanmoins très pérenne (réalisation de l’HexaM en 1990), nous pousse sans cesse à concevoir de nouveaux mécanismes en réponse à des défis « amont », mais très concrets, issus du monde industriel. Récemment, nous avons pu ainsi définir une nouvelle architecture de machines (de la famille I4) qui, potentiellement, pourraient être intéressantes pour des opérations d’usinage. ► Robot 3T1R à rotation « infinie », en collaboration avec la Fondation FATRONIK, Espagne [Krut et al. 2004b], [Company et al. 2005b] Obtenir un débattement angulaire « infini » (c’est-à-dire : une rotation illimitée autour d’au moins un axe) n’était jusque là possible qu’en utilisant la redondance, et encore, cette approche n’avait-elle été envisagée que par deux équipes, celle de Kim à l’Université Nationale de Séoul (machine Eclipse) et la notre (machine Archi). Une approche radicalement nouvelle a permis d’aboutir à une architecture 3T1R, pleinement parallèle, pour laquelle en plus des 3 mouvements de translation de l’espace, on obtient une rotation illimitée autour d’un axe de direction fixe. ► Demande de brevets internationaux Trois demandes de brevets sont en cours d’analyse par les services concernés. Deux sont déposés en Espagne dans le cadre de notre collaboration avec la Fondation Fatronik (Par4 et Dual4) et le troisième au Japon en partenariat avec le centre de recherche de Toyoda (I4).

HSDM, en partenariat avec l’Université du Michigan Dual4, en partenariat avec la Fondation Fatronik

3. Projets et objectifs Les verrous scientifiques sur lesquels nous focaliserons nos travaux porteront d’une part sur la robotique médicale et les machines parallèles, dans la continuité de ce que nous avons développé jusqu’alors, et d’autre part sur deux nouveaux axes émergeants concernant la robotique de réhabilitation pour la manipulation (donc en lien étroit avec la robotique médicale) et la robotique humanoïde avec notamment des travaux importants sur la conception.

3.1. Robotique médicale

Dans ce contexte, nous focaliserons nos travaux sur l’assistance aux gestes de chirurgie cardiaque mini-invasive à cœur battant. Les objectifs à moyen terme sont :

• la définition d’un modèle de cœur, exploitable dans une commande référencée modèle,

316

• les protocoles d’estimation associés à ce modèle, essentiellement sur la base d’informations visuelles permettant une reconstruction 3D de la surface du cœur, et de mesure d’efforts ; l’estimation de mouvement se fera sur la base de marqueurs artificiels ou bien encore d’amers naturels (Thèse d’A. Noce) ; les aspects « modélisation et identification » seront en particulier développés dans le cadre du projet INRIA CARDIOSENSE3D dans lequel nous sommes partenaires.

• la synthèse d’asservissement robuste hybride vision/force et d’une architecture de téléopération robuste aux variations de raideur de l’environnement avec une approche prédictive (Thèses de M. Sauvée et de M. Dominici) ; pour l’asservissement visuel, deux types de capteurs seront intégrés : d’une part des sondes échographiques et d’autre part des caméras rapides.

3.2. Machines parallèles

Dans le cadre du projet européen NEXT, nous avons proposé un programme de recherche qui couvre des aspects scientifiques et technologiques liés aux machines de précision : nouvelles architectures, étalonnage, identification et commande seront abordés, avec en toile de fond les contraintes du domaine de l’usinage. Nous allons ainsi explorer le relâchement des contraintes liées à la redondance d’actionnement qui resurgissent en contraintes fortes sur la commande, avec des risques de détérioration des éléments en cas de défaillance. En dépit des avantages de la redondance d’actionnement, ce point freine son adoption dans l’industrie. Nous allons donc proposer des solutions qui :

• conservent les propriétés des machines redondantes en termes de rejet des singularités,

• relâchent les contraintes induites par la redondance pour éviter les endommagements,

• ouvrent de nouvelles possibilités de mesure de données proprioceptives.

Cet axe de recherche se situe dans la continuité et la synthèse des connaissances que nous avons acquises depuis plusieurs années dans le domaine des machines parallèles complexes. Nous nous intéresserons également à l’usage de matériaux moins polluants ou naturels tels que le bois pour la réalisation de certains composants des machines parallèles. Cela induira des problèmes de stabilité dimensionnelle au cours du temps qui seront résolus grâce aux travaux sur l’identification et la métrologie découplée que nous espérons pouvoir développer dans le cadre du projet européen NEXT (Thèse de D. Corbel). Enfin, en faisant la synthèse des concepts que nous avons développés (redondance d’actionnement, nacelle articulée et forts débattements angulaires), nos activités s’orienteront sur l’intégration de mécanismes parallèles complexes comme bras maître dans les chaînes de téléopération, en particulier pour le domaine médical (Thèse de W. Zarrad).

3.3. Les axes émergeants

3.3.1. La robotique de réhabilitation

Cet axe sera abordé sous deux angles. Tout d’abord, nous sommes en train de monter un projet en collaboration avec l’Université Technologique de Singapour pour mener des travaux de recherche dans le domaine des pathologies du système nerveux conduisant plus particulièrement à des perturbations du mouvement tels que les tremblements, des membres supérieurs impliqués dans la manipulation. Les objectifs scientifiques sont la caractérisation et l’observation des pathologies, le traitement des informations et la synthèse de lois de commandes capables de compenser des mouvements physiologiques pathologiques. Ensuite, nous souhaitons aborder la problématique de la synthèse de prothèses/orthèses actives pour la réhabilitation de la locomotion et de la manipulation. L’accent sera porté sur la partie conception mécanique, en particulier sur l’étude de l’actionnement complexe (redondant, réversible, compliant, antagoniste, sous-actionné).

3.3.2. La robotique humanoïde

Partant du constat que la conception de la grande majorité des robots humanoïdes actuels repose sur des technologies de la robotique industrielle (assemblage série d’actionneurs et de segments,

317

utilisation de moto-réducteurs irréversibles, très grande rigidité structurelle, etc), nous allons explorer une approche radicalement différente qui s’appuiera sur un actionnement parallèle des liaisons, éventuellement sur le principe de l’actionnement et du co-actionnement, sur l’utilisation d’actionneurs réversibles et sur la réalisation de liaisons à cinématique complexe offrant des débattements angulaires conséquents (à l’instar de l’épaule humaine par exemple). Cette conception mécanique nouvelle permettra également d’explorer des stratégies de commande originales notamment par contraintes. Ce projet se monte dans le cadre d’une collaboration étroite avec le Joint Robotics Laboratory AIST – CNRS.



• F. Marquet. Contribution à l’étude de l’apport de la redondance en robotique parallèle. Octobre 2002. Frédéric Marquet est aujourd’hui enseignant dans le secondaire.

• J. Aragones. Commande et évaluation des performances d'un robot omnidirectionnel à roues. Décembre 2002. Julien Aragones est ingénieur R&D à la SAGEM

• G. Duchemin. Commande et programmation d’un robot d’assistance au geste médical pour des tâches de suivi au contact de tissus mous. Décembre 2002. Prix de thèse EURON. Gilles Duchemin est ingénieur de recherche dans une PME depuis janvier 2004.

• S. Krut. Contribution à l'étude des robots parallèles légers, 3T-1R et 3T-2R, à forts débattements angulaires. Octobre 2003. Prix de thèse « Robotique » du GdR MACS. Sébastien Krut est chargé de recherche CNRS au LIRMM depuis le 1er septembre 2004.

• A. Vivas. Contribution à l'identification et à la commande des robots parallèles. Octobre 2004. Andrès Vivas est enseignant-chercheur à l’Université de Popayan en Colombie.

• M. Michelin. Contribution à la commande des robots pour la chirurgie mini-invasive. Décembre 2004. Mickaël Michelin est actuellement en recherche d'emploi.

• S. Ronchi. Etude, conception et réalisation d'un mécanisme de déplacement plan, rapide et de très grande résolution de positionnement. Octobre 2005. Stéphane Ronchi est ingénieur de recherche dans une entreprise internationale depuis juin 2005.

4.2. HDR

• P. Poignet. Automatique pour le vivant : du modèle à la commande. Soutenue le 10 décembre 2004

4.3. Publications

Journaux internationaux

[Company et al. 2002a] O. Company, S. Krut, F. Pierrot. Modelling and Preliminary Design Issues of a 4-axis Parallel Machine for Heavy Parts Handling, IMECH, Special Issue on Parallel Kinematics, Vol. 216, Part K., pp. 1-11, January 2002. [Company et Pierrot 2002] O. Company, F. Pierrot. Modelling and Preliminary Design Issues of a 3-axis Parallel Machine-Tool, Mechanisms and Machine Theory, Vol. 3737, pp. 1325-1345, 2002. [Poignet et al. 2002] P. Poignet, M. Gautier, W. Khalil, et M. Pham. Modeling, simulation and control of high speed machine tools using robotics formalism, Mechatronics, Vol. 12(3), pp. 461–487, 2002. [Dombre et al. 2003] E. Dombre, P. Poignet, G. Duchemin, F. Pierrot. Dermarob : A safe robot for reconstructive surgery, IEEE Transactions on Robotics and Automation, Vol. 19(3), pp.876-884, October 2003.

318

[Pierrot et al. 2003b] F. Pierrot, O. Company, F. Marquet. H4: a high speed 4dof parallel robot. Synthesis, Modelling and Control Issues, IEEE Transactions on Robotics and Automation, Vol. 19(3), pp.411-420, June 2003 [Poignet et al. 2003] P. Poignet, E. Dombre, F. Pierrot, O. Mérigeaux, G. Duchemin. Design and Control Issues for Intrinsically Safe Medical Robots, Industrial Robot Int. Journal, Vol. 30(1), pp. 83-88, 2003. [Andreff et al. 2004] N. Andreff, P. Renaud, F. Pierrot, P. Martinet. Vision-based kinematic calibration of an H4 parallel mechanism: practical accuracies, Industrial Robot Int. Journal, Vol. 31(3), pp.273-283, 2004 [Duchemin et al. 2004] G. Duchemin, P. Poignet, E. Dombre, F. Pierrot. Medically Safe and Sound – The challenge of designing and manufacturing actuated medical robots for safe human interaction, IEEE Robotics & Automation Magazine, pp.46-55, Vol. 11(2), June 2004. [Krut et al. 2004a] S. Krut, O. Company, F. Pierrot. Velocity Performance Indexes for Parallel Mechanisms with Actuation Redundancy, Robotica, Vol. 22, Cambridge University Press, pp. 129-139, March 2004. [Duchemin et al. 2005] G. Duchemin, P. Mailllet, P. Poignet, E. Dombre, F. Pierrot. A hybrid position / force control approach for identification of deformation models of skin and underlying tissues, IEEE Trans. Biomedical Engineering, Vol. 52(2), pp.160-170, 2005. [Ramdani et Poignet 2005] N. Ramdani et P. Poignet. Robust dynamic experimental identification of robots with set membership uncertainty, IEEE Transactions on Mechatronics, Vol. 10(2), pp. 253-256, april 2005. [Vivas et Poignet 2005] A. Vivas et P. Poignet. Predictive functional control of a parallel robot machine, Control Engineering Practice, Vol. 13(7), pp. 863-874, september 2005.

Journaux nationaux

[Gautier et Poignet 2002] M. Gautier et P. Poignet. Identification en boucle fermée par modèle inverse des paramètres physiques de systèmes mécatroniques, Journal Européen des Systèmes Automatisés, Vol. 36(3), pp. 465–480, 2002. [Dombre et al. 2003] E. Dombre, G. Duchemin, P. Poignet, F. Pierrot. Quelques problèmes de conception et commande de robots médicaux, Mécanique & Industries, Vol. 4(5), pp. 559-563, septembre-octobre 2003. [Poignet et al. 2003] P. Poignet, N. Ramdani, et A. Vivas. Estimation des paramètres physiques du modèle dynamique d’un robot parallèle dans un contexte à erreurs bornées : une approche ellipsoïdale, Journal Européen des Systèmes Automatisés, Vol. 37(9), pp. 1111–1128, 2003.

Ouvrages scientifiques - Ouvrages de synthèse

[Khalil et Dombre 2002] W. Khalil, E. Dombre. Modeling, identification and control of robots, Hermes Penton Science, London, ISBN 1-90399-613-9, 480p., 2002.

Ouvrages scientifiques - Chapitres d'ouvrage

[Company et al. 2002b] O. Company, S. Krut, F. Pierrot. Modelling of a 4 Axis Parallel Machine for Heavy Parts Handling, in Parallel Kinematics Seminar, ISBN 3-928921-76-2, Vol. 16, pp. 151-168, Verlag Scripten Ed., 2002. [Duchemin et al. 2003] G. Duchemin, E. Dombre, F. Pierrot, P. Poignet. Robotized Skin Harvesting, Experimental Robotics VIII, Vol. 5, pp. 404-413, 2003.

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Conférences en position d’invité

[Pierrot 2002] F. Pierrot. Parallel mechanism and redundancy, 1st Int. Colloquium of the Collaborative Research Centre 562 – “Robotic Systems for Handling and Assembly”, Braunschweig, Germany, 2002. [Dombre 2003] E. Dombre. Skin harvesting robot (Dermarob), Workshop on Medical Robotics, 2003 Computer Aided Radiology and Surgery conference (CARS), London, 2003. [Pierrot 2004] F. Pierrot. Towards 3T-1R and 3T-2R parallel kinematics with high tilting capabilities, IGM-Seminar, Kinematik, Dynamik und Mechatronik in des Bewegungstechnik, RWTH Aachen, Germany, January 2004. [Pierrot et al. 2004] F. Pierrot, O. Company, S. Krut. On PKM with articulated travelling-plate and large tilting angles, 11th IMEC, Session plénière, Tokyo, Japon, November 3-5 2004. [Poignet et Morel 2004] P. Poignet et G. Morel. Kinematics, position and force control issues in minimally invasive surgery, 7th Int. Conf. on Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention, MICCAI’04, St Malo, France, 2004. [Dombre 2005] E. Dombre. Recent advances in medical robotics in France, Workshop on Medical Robotics, 2005 Computer Aided Radiology and Surgery conference (CARS), Berlin, 2005. [Pierrot et al. 2005] F. Pierrot, O. Company, V. Nabat, S. Krut. Lower mobility PKM for large tilting angles, 2nd Int. Colloquium of the Collaborative Research Centre 562 – “Robotic Systems for Handling and Assembly”, pp. 253-268, Braunschweig, Germany, 2005.

Conférences internationales avec actes et comité de lecture

2002 [Aragones et al. 2002] J. Aragones, G.A. Borges et A. Fournier. Accuracy improvement for a redundant vehicle, International Symposium on Robotics (ISR'02), Stockholm (Sweden), october 7-11, [Aragones et Fournier 2002] J. Aragones et A. Fournier. Motion generation : an approach for 3 dof mobile robots, International Symposium on Robotics and Automation (ISRA'02), Toluca, Mexico, september 1-4, 2002, pp. 280-285 [Dombre et al. 2002] E. Dombre, G. Duchemin, F. Pierrot, P. Poignet. Dermarob, a Robotic Assistive Device for Skin Harvesting, Computer-Aided Medical Interventions : tools and applications, SURGETICA’02, Sauramps Medical, Grenoble, France, pp. 63-68, September 2002. [Duchemin et al. 2002] G. Duchemin, E. Dombre, F. Pierrot, P. Poignet. Robotized Skin Harvesting, ISER 02, paper n°30, 2002. [Krut et al. 2002a] S. Krut., O. Company, F. Marquet, F. Pierrot. Twice: A Tilting Angle Amplification System for Parallel Robots, 2002 IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation (ICRA'02), pp. 4108-4113, Washington, Washington D.C., USA, May 11-15, 2002. [Krut et al. 2002b] S. Krut, O. Company, F. Pierrot. Velocity Performance Indexes for Parallel Mechanisms with Actuation Redundancy, Workshop on Fundamental Issues and Future Research Directions for Parallel Mechanisms and Manipulators, pp. 46-56, Québec City, Québec, Canada, October 3-4, 2002. [Marquet et al. 2002a] F. Marquet, O. Company, S. Krut, F. Pierrot. Enhancing Parallel Robots Accuracy with Redundant Sensors, 2002 IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation (ICRA'02), pp. 4114-4119, Washington, Washington D.C., USA, May 11-15, 2002. [Marquet et al. 2002b] F. Marquet, O. Company, S. Krut, O. Gascuel, F. Pierrot. Control of a 3-dof Over-Actuated Mechanism, DETC’02, Montreal, Canada, Octobre 2002.

320

[Michelin et al. 2002] M. Michelin, E. Dombre, P. Poignet, F. Pierrot, L. Eckert. Achieving Motion under a Penetration Point Constraint, IEEE/RSJ Int. Conf. On Intelligent Robots and Systems (IROS’02), Lausanne, Suisse, pp. 1475-1480, 2002 [Pham et al. 2002] M. Pham, M. Gautier, et P. Poignet. Accelerometer based identification of mechanical systems, 2002 IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation (ICRA’02), Washington, USA, may 2002. 2003 [Choi et al. 2003] H. Choi, O. Company, F. Pierrot, A. Konno, T. Shibukawa, M. Uchiyama. Design and control of a novel 4dofs parallel robot H4, 2003 IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation (ICRA'03), Taipei, Taiwan, pp. 1185-1190, September 14-19, 2003 [Krut et al. 2003a] S. Krut, O. Company, M. Benoit, H. Ota, F. Pierrot. I4: A New Parallel Mechanism for Scara Motions, 2003 IEEE Int. Conference on Robotics and Automation (ICRA'03), Taipei, Taiwan, pp.1875-1880, September 14-19, 2003. [Krut et al. 2003b] S. Krut, O. Company, F. Pierrot. A New 5-Degree-of-Freedom Redundant Parallel Mechanism with High Tilting Capabilities, IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS’03), Las Vegas, USA, October 27-31 2003. [Marquet et al. 2003c] F. Marquet, F. Pierrot, O. Company. A Statistical Approach for the Computation of the Forward Kinematic Model of Redundantly Actuated Mechanisms, IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS’03), Las Vegas, USA, pp. 3558-3564, October 27-31, 2003. [Poignet et al. 2003a] P. Poignet, N. Ramdani, et A. Vivas. Ellipsoidal estimation of parallel robot dynamic parameters, IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS’03), Las Vegas, USA, pp. 3300–3305, October 2003. [Poignet et al. 2003b] P. Poignet, R. Ramdani, et A. Vivas. Robust estimation of parallel robot with interval analysis, 42nd IEEE Conference on Decision and Control (CDC’03), pp. 6503–6508, Maui, Hawaii, December 2003. [Vivas et al. 2003] A. Vivas, P. Poignet, F. Marquet, F. Pierrot, M. Gautier. Experimental Dynamic Identification of a Fully-Parallel Robot, IEEE Int. Conference on Robotics and Automation (ICRA’03), Taipei, Taiwan, pp. 3278-3284, September 14-19, 2003. [Vivas et al. 2003] A. Vivas, P. Poignet, F. Pierrot. Predictive Functional Control for a Parallel Robot, IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS’03), Las Vegas, USA,, pp. 2785-2790, October 27-31 2003. [Vivas et al. 2003 ] A. Vivas, P. Poignet, F. Marquet, F. Pierrot, M. Gautier. Experimental Dynamic Identification of a Fully-Parallel Robot, IEEE Int. Conference on Robotics and Automation (ICRA’03), Taipei, Taiwan, pp. 3278-3284, September 14-19, 2003. [Vivas et al. 2003] A. Vivas, P. Poignet, F. Pierrot. Predictive Functional Control for a Parallel Robot, IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS’03), Las Vegas, USA,, pp. 2785-2790, October 27-31 2003. 2004 [Dombre et al. 2004] E. Dombre, M. Michelin, F. Pierrot, P. Poignet, P. Bidaud, G. Morel, T. Ortmaier, D. Salle, N. Zemiti, P. Gravez, M. Karouia, N. Bonnet. MARGE Project: Design, Modeling and Control of Assistive Devices for Minimally Invasive Surgery, 7th Int. Conf. on Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention, MICCAI 2004, Saint-Malo, Part II, pp. 1-8, September 26-30, 2004. [Krut et al. 2004b] S. Krut, V. Nabat, O. Company, F. Pierrot. A High-Speed Parallel Robot for Scara Motions, 2004 IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation (ICRA'04), 2004.

321

[Krut et al. 2004c] S. Krut, O. Company, F. Pierrot. Force Performance Indexes for Parallel Mechanisms with Actuation Redundancy, Especially for Parallel Wire-Driven Manipulators, IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS’04), Sendai, Japan, pp. 3936-3941, September 2004. [Krut et al. 2004d] S. Krut, O. Company, C. Coradini, J.C. Fauroux. Evaluation of a 4 Degree of Freedom Parallel Manipulator Stiffness, IFToMM'04, pp. 1857-1861, 2004. [Maillet et al. 2004] P. Maillet, P. Poignet, E. Dombre. Optimisation of the robot placement in the operating room, Medical Robotics, Navigation and Visualization, MRNV 2004, Remagen, Germany, March 11-12, 2004 in Perspective in Image-guided surgery, T.M. Buzug et T.C. Lueth (Eds), World Scientific Pub. Co, ISBN 981-238-872-9, 2004, pp. 383-390. [Nahum et al. 2004] B. Nahum, L. Blondel, E. Tassel, E. Dombre, P. Poignet, P. Maillet, P. Maury. A cutting guide positionner robot to improve bone-cutting precision in knee osteotomy, 4th Annual Meeting of Computer Assisted Orthopaedic Surgery (CAOS’04), Chicago, USA, pp. 301-302, June 2004. [Michelin et al. 2004a] M. Michelin, P. Poignet, et E. Dombre. Dynamic task / posture decoupling for minimally invasive surgery motions: Simulation results, IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS’04), Sendai, Japan, September 2004. [Michelin et al. 2004b] M. Michelin, P. Poignet, et E. Dombre. Dynamic task / posture decoupling for minimally invasive surgery motions, Int. Symp. on Experimental Robotics (ISER’04), Singapore, June 2004. [Michelin et al. 2004c] M. Michelin, E. Dombre, P. Poignet. Geometrical control approaches for minimally invasive surgery, Medical Robotics, Navigation and Visualization, MRNV 2004, Remagen, Germany, March 11-12, 2004 in Perspective in Image-guided surgery, T.M. Buzug et T.C. Lueth (Eds), World Scientific Pub. Co, ISBN 981-238-872-9, 2004, pp. 152-159. [Renaud et al. 2004a] P. Renaud, N. Andreff, F. Pierrot, P. Martinet. Combining End-Effector and Legs Observation for Kinematic Calibration of Parallel Mechanisms, 2004 IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation (ICRA'04), 2004. [Renaud et al. 2004b] P. Renaud, N. Andref, S. Krut, G. Gogu. Kinematic Calibration of Linear-Actuated Parallel Mechanisms from Leg Observation, Int. Symp. on Robotics (ISR'04) , 2004. [Ronchi et al. 2004] S. Ronchi, O. Company, F. Pierrot, A. Fournier. PRP Planar Parallel Mechanism in Configurations Improving Displacement Resolution, ICPT'04: Int. Conf. on Positioning Technology, pp. 279-284, 2004. 2005 [Company et al. 2005a] O. Company, F. Pierrot, J.-C. Fauroux. A Method for Modeling Analytical Stiffness of a Lower Mobility Parallel Manipulator, Int. Conf. on Robotics and Automation (ICRA'05), Barcelona, Spain, April 2005. [Company et al. 2005b] O. Company, F. Pierrot, V. Nabat, M. Rodriguez. Schoenflies Motion Generator: A New Non-Redundant Parallel Manipulator with Unlimited Rotation Capability, Int. Conf. on Robotics and Automation (ICRA'05), Barcelona, Spain, April 2005. [Krut 2005] S. Krut. A Force-Isotropic Underactuated Finger, Int. Conf. on Robotics and Automation (ICRA'05), Barcelona, Spain, pp. 2325-233, April 2005. [Maillet et al. 2005] P. Maillet, P. Poignet, E. Dombre, B. Nahum and L. Blondel. BRIGIT - a robotized tool guide for orthopedic surgery, Int. Conf. on Robotics and Automation (ICRA'05), Barcelona, Spain, pp. 212-217, April 2005.

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[Nabat et al. 2005a] V. Nabat, O. Company, S. Krut, M. Rodriguez and F. Pierrot. Par4: Very High Speed Parallel Robot for Pick-and-Place, IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS’05), 2005. [Ronchi et al. 2005a] S. Ronchi, O. Company, S. Krut, F. Pierrot and A. Fournier. High Resolution Flexible 3-RRR Planar Parallel Micro-Stage in Near Singular Configuration for Resolution Improvement, IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS’05), 2005. [Ronchi et al. 2005b] S. Ronchi, O. Company, S. Krut, F. Pierrot, A. Fournier. High Resolution Flexible 3-RRR Planar Parallel Micro-Stage in Near Singular Configuration for Resolution Improvement, IEEE/IES Int. Conf. on Industrial Technology (ICIT'05), 2005. [Rongier et al. 2005] P. Rongier, E. Lavarec, F. Pierrot. Kinematic and Dynamic Modeling and Control of a 3-Rotor Aircraft, Int. Conf. on Robotics and Automation (ICRA'05), Barcelona, Spain, April 2005. [Sauvée et al. 2005] M. Sauvée, P. Renaud, P. Poignet, J. Triboulet, E. Dombre, M. Karouia, N. Bonnet, A. Noce. Mitral valve leaflet motion tracking in ultrasound images, Computer-Aided Medical Interventions : tools and applications (SURGETICA’05), Sauramps Medical, Chambéry, France, pp. 63-68, 2005.

Brevets

[Katz et al. 2003] R. Katz, Y. Korem, F. Pierrot, Z. Li. Bi-axial coplanar apparatus. US 6557235,06 mai 2003. [Pierrot et al. 2003a] F. Pierrot, O. Company, T. Shibukawa, K. Morita. Four-degree-of-freedom parallel robot. US 6516681, 11 février 2003.

323

Image, Computing and Augmented Reality (ICAR)

RESPONSABLE : W. Puech


M.-J. Aldon (CR1 CNRS)M. Chaumont (sep. 05) (MCF 27, CUFR de Nîmes)F. Comby ( jan. 03) (MCF 61, UMII)A. Crosnier (PR. 61, UMII)S. Druon (sep. 05) (MCF 61, UMII)

Ch. Fiorio1 (MCF 27, UMII)W. Puech (sep. 03) (MCF 61, CUFR de Nîmes)O. Strauss (MCF 61, UMII)J. Triboulet2 (sep. 03) (MCF 61, CUFR de Nîmes)


Thèses 12HDR 1Brevets 2

Audience internationale Audience nationaleLivresChapitre d’ouvrages 3Edition d’ouvragesRevues avec comité de lecture 106 2Conférences avec actes publiés et comité de lecture 487 138

Conférences invitéesAutres conférences

Image, signal, vision, modélisation 3D, informatique graphique, réalité virtuelle

Permanents :

4ème année• L. Joussemet (décembre 2005 - Bourse de thèse CEA)

3ème année• D. Henry (décembre 2006 - Bourse BDI CNRS/Région)• J.-M. Rodrigues (novembre 2006 - Ingénieur informatique,

Université de Ceara, Brésil)

2ème année• F. jacquey (septembre 2007 - Allocation Ministère)• J.-L. Toutant3 (septembre 2007 - Allocation Ministère)

• N. Gorretta4 (Bourse CEMAGREF)• PH. Amat (décembre 2007 - Bourse cifre)• A. Noce5 (septembre 2007 - Allocation Ministère)

1ère année• Z. Brahimi Co-tutelle : CDTA (Centre de Développement

des Technologies Avancées - septembre 2008Ingénieur CDTA

• K. Loquin (octobre 2008 - Allocation Ministère)

Thèses en cours :

1 - Également membre de l’équipe Projet ARITH, départementInformatique.

2 - Également membre de l’équipe Projet DEXTER, départementRobotique.

3 - Equipe Projet ARITH, département Informatique.

4 - Equipe Projet ARITH, département Informatique.5 - Equipe Projet DEXTER, département Robotique.6 - Dont 2 avec DEXTER et 1 avec ARITH7 - Dont 10 avec DEXTER et 4 avec ARITH8 - Dont 1 avec DEXTER et 1 avec ARITH

Le projet ICAR est un projet en cours de constitution au sein du LIRMM. Bien que des chercheurs du LIRMM travaillentdepuis plus de 10 ans dans le domaine de l'Image, de la 3D et de la réalité virtuelle, du fait de la transversalité decette thématique, il n'y a jamais eu avant 2005 un affichage clair d'une thématique Image et Réalité Augmentée au LIRMM. Cependant, depuis 2 ans maintenant, nous sommes au moins 6 enseignants-chercheurs à travailler principalement dans cette thématique et ayant noué des collaborations. C'est la raison pour laquelle, encouragés parla direction du LIRMM ainsi que par les différents départements, nous avons décidé de créer le Projet ICAR, projetinter-départements Informatique-Robotique du LIRMM. Le projet ICAR est composé de 9 personnes dont 1 CR CNRS,1 PR. 61 (UMII) et 7 MCF dont 2 en 27 et 5 en 61. 3 permanents de l'équipe ICAR sont rattachés au CUFR de Nîmes.

Faits marquants

• Animation dans les GDR ISIS (Image Signal Vision), STIC Santé et ALP (Algorithmique, Langage et Programmation)• Congrès LFA 2002 à Montpellier

Animation

• Projet SPRINT, « Pantographe tridimensionnel à image virtuelle », 18 mois, 2001-2003, CPER - LR SPRINTT, Société AP’ART• Projet SPRINT, « Stabilisation d’images thermiques. Application à l’inspection des lignes électriques par infrarouge », 24 mois, 2001-2003, CPER

LR SPRINTT, Société ECL• Société INTRASENSE (imagerie tomographique)• Collaboration J. Triboulet, S. Lelandais, S. Bot, « Etude de peintures thermosensibles par vision couleur », LSC/SNECMA, juillet 2002• Collaboration Entreprise STRATEGIES, Paris : détection de peaux d'animaux pour la découpe de chaussures, 2003• Action spécifique du CNRS, contenu sécurisé et tatouage, 2004• Collaboration Entreprise E-Desk, Montpellier : sécurisation de documents électroniques par insertion d'une signature électronique dans une

image signature, 2004• Collaboration Entreprise STRATEGIES, Paris : détection de peaux d'animaux pour la découpe de chaussures, suite, 2004• Collaboration Entreprise SIGILLUM, Montpellier : développement d'une méthode autonome de cryptage d'images, 2005• Collaboration Entreprise STRATEGIES, Paris : reconstruction et sécurisation d'un objet 3D, 2005-2007, contrat associé à une bourse Cifre

Contrats et Partenaires industriels

Par l’intermédiaire de nombreux projets.• Collaboration avec le CEMAGREF (1 thèse co-encadrée soutenue,

1 thèse co-encadrée en cours)• Maison de la télédétection• ENSAM INRA (1 thèse co-encadrée soutenue) • IRISA• IFREMER (Toulon)• CREA

• LASMEA• CEA-LIST• CHU LAPEYRONIE. Service Central de Médecine Nucléaire• LIRIS (Univ. UCLB, Lyon)• C2RMF (Centre de Recherche et de Restauration des Musées de France)• ETIS (Univ. Cergy Pontoise)• LE2I (Univ. Bourgogne)


• Université de Ceara, Brésil• Georgia Institute of Technology, Atlanta, USA• Université de York, Angleterre• John Moore University, Liverpool


• Janvier 2003 : accueil de Frédéric Comby• Septembre 2003 : accueil de Jean Triboulet et William Puech• Acteur d’un module Image au niveau de l’ED I2S• Mise en place de l’équipe en janvier 2005• Fusion des thématiques Vision, Réalité Virtuelle et Géométrie Discrète• Septembre 2005 : accueil de Marc Chaumont et Sébastien Druon• Transversalité forte entre les départements Informatique et Robotique

• Projet ART3D, « ART3D : Numérisation, archivage et restitution des œuvres d’art en volume du patrimoine national ou mondial », ACI Masse dedonnées, 36 mois, 2003-2006 avec LIRIS, LE2I, CR2MF

• Projet RNTL WACIF 2002-2004 avec LASMEA, France Telecom R&D, WANY, CEA• Projet ROBEA OMNIBOT 2002-2004 avec LASMEA, IRISA, CREA• Action Spécifique n°90, RTP n° 7 Réalité Virtuelle et Visualisation : « Détection de collisions et calcul de réponses », 2002• Action Spécifique Haptique n° 131 « Interface et information haptiques », 2004• ACI Jeunes Chercheurs 2002, « Combinatoire des mots multidimensionnels, pavages et numération »• ACI Sécurité Informatique 2003-2005 « Opérateurs cryptographiques et arithmétique matérielle »• ACI Nouvelles Interfaces des Mathématiques 2004-2006, « Numération »• BIO STIC LR 2005. Assistance à la détermination de paramètres élastiques d'artères basée sur l'imagerie échographique et la mesure d'effort

Actions nationales

1. Problématique scientifique et positionnement Les quatre axes scientifiques développés au sein du projet ICAR sont :

• Analyse et traitement des images (ATI), Strauss Olivier, Comby Frédéric et Fiorio Christophe

• Codage et protection des images et vidéos (CPIV), Puech William, Fiorio Christophe et Chaumont Marc

• Modélisation 3D, réalité virtuelle et augmentée (M3DRVA), Druon Sébastien, Aldon Marie-José et Crosnier André

• Vision par ordinateur (VPO), Triboulet Jean, Aldon Marie-José, Strauss Olivier et Comby Frédéric

Un ensemble de développements théoriques ou applicatifs se retrouvent dans plusieurs de ces quatre axes thématiques. Les domaines applicatifs ou applications sont : Médical, Artistique, Sécurité, Robotique, Industrie manufacturière et Agroalimentaire.

1.1. Axe 1 : Analyse et traitement des images

Mots-clés : géométrie discrète, opérateurs d’estimation imprécise, tomographie, images anamorphosées, morphologie floue, fusion de données géoréférencées. La géométrie discrète a pour objectif de définir des modèles discrets de représentation du continu, en particulier des objets géométriques et de leurs transformations. Nous étudions des modèles topologiques de représentation des images en nous intéressant plus particulièrement aux objets particuliers que sont les plans et les surfaces discrètes. En traitement du signal et des images, l'approche la plus courante utilise des noyaux sommatifs, c'est à dire des domaines pondérés de l'espace réel. Cette approche s'appuie sur une vision statistique de la mesure et des signaux. Elle conduit à créer des opérateurs linéaires et non-linéaires de filtrage et de transformation des images (gradient, rotation, débruitages, …). Son application aux signaux numériques nécessite une adaptation induisant une modélisation forte du processus d'échantillonnage et de numérisation. Par opposition, l'approche apparentée à la géométrie discrète s'appuie sur l'utilisation de noyaux non-sommatifs pour modéliser l'espace réel. Elle permet de réaliser des transformations géométriques sur les images ainsi que des opérations de filtrage morphologique. Nous nous intéressons au développement d'approches alternatives associant l'aspect pondéré des noyaux sommatifs et la vision purement discrète des noyaux non-sommatifs. Cette approche s'appuie sur la représentation floue des mesures développées par Mauris, Foulloy, Dubois et Prade et une vision du processus d'échantillonnage apparenté aux rough sets de Pawlak. Elle nous a conduit à développer des techniques associant représentation imprécise des informations et statistiques. Ces techniques ont comme particularité de délivrer des estimations imprécises garanties reflétant non seulement les variations statistiques des informations mais aussi les imprécisions dues aux processus de mesure et aux techniques de calcul elles mêmes.

1.2. Axe 2 : Codage et protection des images et vidéos

Mots-clés : transfert sécurisé, cryptage d’images, insertion de données cachées, compression, géométrie discrète, analyse de bruit.

La mise en place systèmes de téléchargement et d’interfaces de visualisation d’images à distance connaît une forte demande depuis ces 10 dernières années. Le développement de ce type de système soulève un nombre conséquent de problèmes qui ne sont pas encore résolus. Un premier problème concerne le temps de transfert. La qualité des données transmises dépend fortement du temps de transfert alloué pour l’application. En effet pour des raisons de temps de transfert aux travers des réseaux, toutes les données, et en particulier les images, doivent être comprimées. En fonction des applications la compression pourra être plus ou moins importante. Un deuxième problème concerne l’aspect sécurité pendant le transfert des images, mais également après réception de celles-ci pour le stockage. Afin de résoudre le problème de sécurité, il faut, pour des raisons de

327

confidentialité, que les données soient rendues complètement ou partiellement illisibles et non déchiffrables pendant le transfert. De plus, il ne faut absolument pas que certaines données soient dissociées les unes des autres afin d’éviter toute confusion pendant la phase de réception et de résoudre le problème d’intégrité.

Par rapport à cette problématique, l’axe codage et protection des images de l’équipe ICAR du LIRMM travaille dans le transfert sécurisé des images par insertion de données cachées et par cryptage robustes à la compression.

1.3. Axe 3 : Modélisation 3D, réalité virtuelle et augmentée

Mots-clés : recalage d’images 2D/3D, fusion de données, synthèse sensorielle, modèles d’interaction Ce thème de recherche est centré sur l’étude d’outils de modélisation 3D pour les environnements et l’interaction avec ces environnements. Trois problématiques sont étudiées dans ce cadre :

• La modélisation 3D d’environnements,

• Les modèles de déformation,

• Les interfaces haptiques.

1.4. Axe 4 : Vision par ordinateur

Mots-clés : Asservissement visuel, Logique floue, Etalonnage de caméras, Détection de mouvements dans des séquences d'images, Traitement temps réels, Médical, Robotique. Les travaux de l’axe vision par ordinateur s’échelonnent depuis le calibrage de capteurs perceptuels (vision omnidirectionnelle, échographique, stéréo, …) jusqu’à l’intégration de phénomènes dynamiques (mouvement, asservissement visuel, temps réel) en utilisant des traitements d'image appropriés, et au traitement de données multisensorielles. En vision omnidirectionnelle (Fig 4a) comme en vision perspective, nous nous intéressons à des procédures d'étalonnage robustes et spécifiques aux applications visées.Les travaux que nous développons en stéréoscopie portent à la fois sur la robustesse des appariements nécessaires à la reconstruction tridimensionnelle mais également sur la quantification de l'erreur de reconstruction. Notre approche concerne : (i) l’utilisation de la théorie des possibilités pour réaliser des mises en correspondance denses, (ii) la fusion de méthodes bayésienne et neuronale pour augmenter la robustesse des appariements sur attributs à partir d'informations couleur et (iii) l’utilisation de modèles à erreur bornée pour évaluer les erreurs de calibrage et de reconstruction. L’estimation de mouvement dans les séquences vidéo permet de relier les déplacements apparents (sur l'image) à des mouvements dans l'environnement 3D. Les approches classiques font généralement appel soit aux techniques inspirées du calcul différentiel (flot optique) soit aux approches apparentées à la corrélation. Nous avons proposé une nouvelle approche basée sur une représentation sémantique de la contrainte de conservation de la luminance. Cette représentation liée à l'utilisation de nouveaux estimateurs statistiques augmente la robustesse de l'estimation du mouvement. Le traitement de données multisensorielles a été appliqué à la construction et à la mise à jour du modèle d’environnement d’un véhicule autonome navigant dans un environnement 2D évolutif et non connu a priori. Pour permettre la navigation et la cartographie simultanées, nous avons proposé une méthode découplée de cartographie stochastique qui emploie des contraintes pour limiter les risques de dérive d’estimation.


2.1. Axe 1 : Analyse et traitement des images

En géométrie discrète, nous avons exhibé une propriété fondamentale des plans discrets en étudiant le plongement de ces objets dans des réseaux euclidiens. Cette propriété ouvre des perspectives intéressantes pour la reconnaissance des plans discrets et l'étude de leur connexité.

328

Dans le cadre de notre étude des images omnidirectionnelles catadioptriques, nous avons développé des opérateurs de morphologie à noyau flou variables adaptés à ce type d'images respectant mieux la propriété d'invariance par translation dans l'espace 3D projeté.

(a) (b) (c)

Figure 1 : a) reconstruction tomographique d'une coupe de cerveau, b) mosaïque d'images sous-marine, c) représentation d'un plan discret.

Nous nous sommes aussi intéressés à l'utilisation d'une représentation de l'échantillonnage par partition floue pour induire plus de robustesse dans les processus d'appariements dans les images stéréoscopiques. Dans le cadre de l'agriculture de précision, la nouvelle représentation des données géoréférencées que nous utilisons permet de traiter une large gamme de données quantitatives et qualitatives décrites de manière incertaine et imprécise. Elle permet de renseigner de façon robuste une zone géographique quelconque. La robustesse est obtenue grâce à l'utilisation d'une technique permettant le transfert des informations, mais aussi de leur imprécision et de leur incertitude. Nous élaborons de nouveaux opérateurs de projections pour l'imagerie médicale nucléaire (tomographie, scintigraphie). Ces projecteurs transforment l'imprécision de localisation de l'information induite par l'échantillonnage en une imprécision d'estimation des valeurs projetées. Cette approche vise d’une part à construire des opérateurs mieux conditionnés que ceux issus de la discrétisation de la transformée de Radon, et d’autre part à reconstruire non plus une distribution volumique d’activité, mais une distribution d’intervalles contenant de façon certaine la valeur de l’activité de chaque voxel. Enfin nous développons de nouveaux estimateurs statistiques utilisant une représentation imprécise des densités de probabilité prenant en compte l'imprécision des techniques de calcul ainsi que l'imprécision naturelle des mesures.

2.2. Axe 2 : Codage et protection des images et vidéos

Entre 2002 et 2005, nous avons développé un certain nombre d’algorithmes combinant insertion de données cachées, cryptage et compression des images. Pour l’insertion de données cachées, nous nous sommes orientés vers des méthodes à grande capacité. En fait la longueur du message inséré dans l’image peut atteindre 10% de la taille de l’image. Nous avons proposé des méthodes basées sur la DCT (Discrete Cosinus Transform) qui, en plus d’être robustes à la compression, résiste à des transformations géométriques telles que les rotations (cf. figure 2.a et b). Les données cachées peuvent être des informations complémentaires à l’image, peuvent également permettre d’assurer un certain niveau de sécurité ou peuvent même enrichir directement l’image après extraction des données (visualisation en 3D, meilleure qualité, …).

329

(a) (b) (c) (d) Figure 2 : Résultats de protection d’image par insertion de données cachées ou par chiffrement.

a) Image marquée, b) Différence entre l’image marquée et l’image originale, c) Image complètement cryptée avec un algorithme de chiffrement par flot, d) Peinture numérique partiellement cryptée.

Pour la partie cryptage, nous avons fait en 4 ans un bilan complet entre les algorithmes de cryptage et le traitement des images. Ce bilan nous a permis d’éliminer un grand nombre d’approches classiques de cryptage car non adaptées aux images du fait de leur temps d’exécution ou de leur répétition de cryptage dans des zones homogènes. Nous avons donc développé des méthodes de chiffrement par flot spécifiques pour le traitement des images en utilisant des systèmes de clefs dynamiques (cf. figure 2.c). Nous nous sommes également orientés vers des approches de cryptage partiels ou sélectif afin de mieux combiner cryptage et compression des images. La figure 2.d illustre le résultat d’un algorithme de chiffrement partiel des coefficients haute fréquence dans le codage de Huffman de l’algorithme JPEG. En utilisant un chiffrement par flot, nous avons pu conserver le taux de compression initial de l’algorithme JPEG.

2.3. Axe 3 : Modélisation 3D, réalité virtuelle et augmentée

Dans le domaine des Outils de modélisation 3D, les travaux ont pour objectifs de proposer des méthodologies de modélisation (fine ou grossière) d’objets destinées à la définition d’environnements virtuels. Trois problématiques constituent le cadre de l’étude :

• La numérisation 3D et la fusion de données multi-modales denses, indispensable dans le cas où les nuages de points 3D et les images couleur sont obtenus avec des capteurs différents,

• Le recalage de l’ensemble des vues obtenues dans l’étape de numérisation. Dans le cas d’applications nécessitant une numérisation à haute résolution, le recalage doit être précis. Un travail est réalisé afin de proposer de nouvelles solutions au recalage utilisant des critères géométriques couplés à des critères photométriques (thèse de L. Douadi, Allocation MRT),

• La création de modèles (multi-modal) d’objets. A partir des informations issues de l’étape de recalage, une reconstruction de la forme de l’objet et de sa texture doit être opérée. Le choix du modèle de représentation (forme analytique, résolution) et le développement de procédures de segmentation des données constituent les points principaux d’étude.

(a) (b) Figure 3 : a) Validation d’un premier modèle d’interaction pour la découpe (2003-05),

b) Prototype permettant la simulation interactive de matériaux (2001-04).

330

Ces travaux s’inscrivent dans le cadre du projet ART3D (2003-2006) financé par l’ACI Masses de données. Modèles de déformation : L’étude des phénomènes de déformation constitue une problématique scientifique importante en Réalité Virtuelle pour la synthèse de retours haptiques. Un travail important a été réalisé depuis 2001 (thèse de S. Druon, Allocation MRT) sur la modélisation de déformations induites par les interactions outil/matière en présence de matériaux viscoplastiques tels que la glaise ou la plasticine. Trois modèles offrant des performances temps réel satisfaisantes ont été proposés utilisant en particulier des représentations volumique ou surfacique, ou encore une approche par automates cellulaires. Le problème du recalage des modèles à partir d’un modèle réel a été aussi traité. Les travaux proposés dans le cadre de l’axe interfaces haptiques ont un premier objectif qui concerne l’étude de modèles d’interaction permettant la synthèse de retours haptiques (Thèse de D. Henry, BDI CNRS/Région). Le cœur du travail porte sur la simulation d’opérations de découpe de tissus pour des applications médicales. Les problématiques scientifiques abordées concernent d’une part la modélisation des interactions outil/matière pendant la découpe et d’autre part la modélisation des déformations du tissu résultant de la découpe. Un premier modèle d’interaction basé sur une représentation segment/volume a déjà été validé pour des opérations de découpe sur un modèle géométrique d’objets en déformation.

Par ailleurs, a été établie une collaboration avec le CEA/LIST sur l’étude et la spécification d’une architecture de contrôleur répartie dans laquelle certaines fonctions (modèle physique, calcul de collisions, segmentation de la géométrie) nécessaires à la synthèse haptique sont prises en charge par le contrôleur. Ce travail doit contribuer à une spécification des contrôleurs afin de garantir des performances temps réel compatibles avec des applications industrielles (robotique, prototypage virtuel).

2.4. Axe 4 : Vision par ordinateur

Nous avons développé une procédure automatique d'étalonnage de caméras omnidirectionnelles à miroir hyperboloïde nécessitant une mire très simple à construire et à positionner. L'étalonnage réalisé permet d'obtenir une précision sub-pixellique. Nos travaux sur la reconstruction tridimensionnelle par stéréovision, en utilisant l’analyse par intervalles, ont permis d'améliorer la stabilité de ce problème de géométrie inverse et d’obtenir des résultats garantis (Fig 4b). Nous avons validé cette approche ainsi que celle utilisant une fusion des classifieurs bayesien et neuronal, sur des images réelles et simulées ainsi que sur des applications en robotique mobile.

(a) (b) (c) Figure 4 : (a) Vision omnidirectionnelle (b) Reconstruction 3D et pavés d’erreur

(c) Suivi de régions d’intérêts.

En collaboration avec l’IFREMER, nous avons proposé une méthode d’auto-calibrage d’une caméra en milieu sous-marin. Elle a été validée avec des séquences d’images sous-marines acquises par une caméra embarquée sur le ROV VICTOR.

Nous avons validé notre algorithme d'estimation de mouvement majoritaire en reconstruisant des mosaïques d'images sous-marines et terrestres. Cet algorithme a été adapté pour stabiliser la

331

visualisation de séquences d'images thermiques infrarouges acquises à bord d'un hélicoptère (partenariat avec l’entreprise ECL). Nous avons d'autre part réalisé un algorithme de suivi de motifs en temps réel (25 Hz) basé sur un principe analogue. Cette méthode a été comparée à des approches classiques pour réaliser le suivi de régions d’intérêts dans des séquences d’images (Fig 4c). Ce même principe a été adapté pour détecter des mouvements en vision omnidirectionnelle dans le cadre de la télésurveillance (contrat RNTL WACIF). Un point innovant est que la caméra peut être mobile pendant la détection de mouvement. La méthode de localisation et cartographie simultanée a été validée en site réel, avec le robot mobile OMNI équipé d’une caméra vidéo et d’un télémètre laser à balayage horizontal.

3. Prospective Pour l’axe Analyse et traitement des images, nous comptons poursuivre les travaux sur les surfaces discrètes, car les propriétés que nous avons exhibées ouvrent des perspectives intéressantes sur l'étude de la connexité des surfaces et sur leur utilisation en traitement d'image. Nous continuons notre étude sur la représentation de la mesure par un noyau non-sommatif. Nous escomptons prouver un certain nombre des propriétés constatées des estimateurs basés sur cette représentation comme par exemple la possibilités qu'ils offrent de réaliser des estimations imprécises garanties généralisant l'approche à noyaux sommatifs classiques. Dans ce cadre, nous allons poursuivre nos recherches en reconstruction d'images tomographiques de façon à développer de nouvelles méthodes arithmétiques prenant en compte la nature imprécise des opérateurs de projection que nous avons développés. De même, nous allons continuer à développer cette approche pour généraliser aux images omnidirectionnelles un certain nombre d'opérateurs de filtrage classiques tels que les dérivateurs. En prospective de l’axe Codage et protection des images et vidéos, nous souhaitons augmenter la diversité des données cachées dans les images. En particulier, avec l’axe Modélisation 3DRVA, nous envisageons d’insérer dans les images des méta-données, des données 3D telles que des MNT ou des modèles de visage. Nous souhaitons également développer des systèmes de protection des images, mais également d’objets 3D (avec l’axe Modélisation 3DRVA) et de vidéos (avec l’axe Vision par ordinateur). L’axe Codage et protection des images souhaite rester toujours dans un objectif d’IDC, donc avec message long et robuste à la compression et aux rotations discrètes. Pour le chiffrement des images, l’axe CPIV souhaite, avec l’axe Analyse et traitement des images, prendre en compte l’aspect cryptanalyse et robustesse au bruit et s’orienter vers des chiffrements multi-résolution. Les travaux envisagés dans l’axe Modélisation 3D, réalité virtuelle et augmentée porteront sur deux thèmes fondamentaux :

• le développement d’outils de modélisation 3D qui se poursuivra avec des travaux sur la fusion de données 2D/3D pour laquelle nous étudierons des approches multi-capteurs, multi-résolutions, et multi-vues. Nos objectifs sont : l’amélioration des algorithmes existants sur le plan de la robustesse, de la vitesse d’exécution et de la stabilité et l’étude d’algorithmes adaptés à la manipulation de masse de données. Par ailleurs, à plus long terme, nous nous intéresserons à la simplification des données et à la reconstruction 3D/couleur.

• la synthèse de retours haptiques pour laquelle nous envisageons de développer d’une part des modèles d’interaction pour des environnements en déformation élastique et plastique et d’autre part des techniques pour la synthèse de retours pseudo-haptiques.

Dans l’axe Vision par ordinateur, nous envisageons d'utiliser, dans le cadre d’un projet en robotique humanoïde (transversal aux différentes équipes projet du laboratoire), un système de stéréovision omnidirectionnelle. Cette utilisation conduira à développer, de concert avec l'axe traitement d'images, de nouveaux estimateurs de mouvement et de détection spécifiques à ce type d'images. D'autre part, dans le cadre d'un développement de suivis de régions de d’intérêts dans des séquences d’images, nous envisageons, avec l’axe CPIV, d’appliquer nos résultats sur des séquences d’images échographiques pour de la visualisation sécurisée en temps réel à distance.

332



2002 • Borges Geovany. Cartographie de l'environnement et localisation robuste pour la navigation

de robots mobiles. 27 mai 2002. Université Montpellier II, LIRMM, Directeur : M. J. Aldon, Bourse CAPES (Brasilia). Actuellement Professeur au Département Electrical Engineering, Université de Brasilia.

• Djemal Khalifa. Segmentation par contour actif et propagation automatique dans une séquence d'images. 16 décembre 2002. Université de Toulon et du Var, LOA. Directeur : B. Rossetto, Co-encadrant : W. Puech (60%), Rapporteurs : B. Jouvencel et JM. Chassery, Membre du jury : P. Réfregier. Actuellement MCF 61 à l’Université d’Evry.

2003 • Telle Benoît. Méthode ensembliste pour une reconstruction tridimensionnelle garantie par

stéréovision. 20 novembre 2003. Université Montpellier II, LIRMM, Directeur : M. J. Aldon, Allocation MRT. Actuellement : Ingénieur R&D Société SIMAG.

• Pessel Nathalie. Autocalibrage d'une caméra en milieu sous-marin. 18 décembre 2003. Université Montpellier II, LIRMM. Directeur : M. J. Aldon, Co-encadrant: J. Opderbecke, Bourse IFREMER. Actuellement : ATER, Université de Toulon.

2004 • Borie Jean-Claude. Sécurisation d'images par cryptage : application aux images médicale. 8

décembre 2004. CEM2, Directeur : M. Dumas, Co-encadrant : W. Puech (90%). Rapporteurs : J.P. Guedon et C. Roux, Membres du jury : D. Gasquet et P. Falgayrettes. Actuellement Professeur de Math au Lycée Daudet à Nîmes.

• Merad D. Appariement 2D/3D basé sur les invariants projectifs. 13 décembre 2004. M. Mallem (20%), S. Lelandais (40%) et J. Triboulet (40%), Jury : S. Miguet, P. Gorria, S. Lelandais, J. Triboulet, M. Mallem.

• Druon Sébastien. Modélisation et recalage d’objets et d’environnement en déformation visco-plastique. Aide au geste métier-matière. 14 décembre 2004. Université Montpellier II, LIRMM, Directeur: A. Crosnier. Allocation MRT. Actuellement: Maître de Conférence UMII.

• De Mezzo Benoît. Reconnaissance d'Objets par la Génération d'Hypothèses de Forme Appliquée à l'Extraction des Feuilles de Plantes dans des Scènes Naturelle. 30 novembre 2004. C. Fiorio. (Ingénieur contractuel)

2005

• Rabaud Christophe. Une nouvelle approche de mise en correspondance stéréoscopique dense par méthodes possibilistes. 15 juillet 2005. Université Montpellier II, LIRMM, Directeur : M. J. Aldon, Encadrant : O. Strauss. Allocation MRT.

• Lo-Varco Grégory. Transfert sécurisé d'images couleurs par insertion de données cachées et codes correcteurs d'erreurs. 26 septembre 2005. Directeur : M. Dumas, W. Puech (95\%), CEM2, Univ. Mtp II. Allocataire. Rapporteurs : J.M. Chassery et A. Baskurt, Membres du jury : D. Gasquet et M. Robert.

• Douadi Lounis. Fusion 3D/couleur pour la création de modèles complexes d'objets. Décembre 2005. Directeur : M.J. Aldon. Allocation Ministère.

• Montagne Christophe. Vision couleur appliquée à la localisation d'un robot mobile dans un environnement domestique. Octobre 2005. E. Colle, S. Lelandais (LSC, EVRY) et J. Triboulet.

333

4.2. HDR

2005 • Puech William. Traitement d'images à distance et sécurisé par cryptage et insertion de

données cachées. 14 décembre 2005. JP Cocquerez, A. Baskurt, JP Guedon, JM Chassery, A. Crosnier, JC. Bajard, G. Michaille et M. Robert.

4.3. Publications


2002

[Aldon 2002] M.-J. Aldon. Coopération d'images de profondeur et d'images vidéo pour l'analyse de scènes. Traité IC2 "Information, Commande, Communication", Volume "Images de Profondeur", Ed. HERMES, ISBN: 2-7462-0316-2, pp. 181-214, 2002. [Opderbecke et al. 2002] J. Opderbecke, M. Sistiaga and O. Strauss. Navigation sous-marine. Traité IC2 "Information, Commande, Communication", Volume "Images de Profondeur", Ed. Hermes, ISBN: 2-7462-0316-2, pp. 243-275, 2002. [Crosnier and Rossignac 2002] A. Crosnier and J. Rossignac. Téléopération et Réalité Virtuelle : modèles CAO multirésolution. Chapitre 13, Edition Hermès, Traité IC2, ISBN 2-7462-0448-7, 2002.


2002

[Borges and Aldon 2002] G.A. Borges and M.-J. Aldon. Optimal Mobile Robot Pose Estimation Using Geometrical Maps. IEEE Transactions on Robotics and Automation, vol. 18, n°1, pp. 87-94, February 2002. 2003 [Borges and Aldon 2002] G. Borges and M.-J. Aldon. Robustified estimation algorithms for mobile robot localization based on geometrical environment maps. Robotics and Autonomous Systems, Vol. 45, Issues 3-4, pp. 131-159. Dec. 2003. [Druon et al 2003] S. Druon, A. Crosnier and L. Brigandat. Efficient cellular automata for 2D/3D free-form modelling. Journal of WSCG, vol. 11, N° 1, ISNN 1213-6972, p. 102-108, 2003. 2004 [N’Zi et al 2004] C. N'Zi, H. Loaiza, J. Triboulet, S. Lelandais and C. Montagne. Correspondence of line segments between two images : comparision between epipolar, Bayesian and neuronal approaches. Global Journal of Pure and Applied Sciences, vol. 10, No 2, pp 335-341, March 2004. [Borges and Aldon 2004] G. Borges and M.J. Aldon. Line extraction in 2D Range Images for Mobile Robotics. Journal of Intelligent and Robotic Systems, 40, pp. 267 – 297, July 2004. [Damiand et al 2004] G. Damiand, Y. Bertrand and C. Fiorio. Topological model for two- dimensional image representation: definition and optimal extraction algorithm. Computer Vision and Image Understanding, 93(2):111-154, 2004. 2005

[N’Zi et al 2005] C. N'Zi, J. Triboulet, M. Mallem and F. Chavand. Modelling 3D unknown object by range finder and video camera and updating of a 3D database by a single camera view. Global Journal of Pure and Applied Sciences, vol. 11, No 1, pp 153-163, January 2005.

334

[Lo-varco et al 2005] G. Lo-varco, W. Puech and M. Dumas. Content Based Watermarking for Securing Color Images. Journal of Imaging Science and Technology (JIST), vol. 49 , n° 4, pp.450-459, september 2005. [Djemal et al 2005] K. Djemal, W. Puech and B. Rossetto. Automatic Active Contours Propagation in a Sequence of Medical Images. International Journal of Image and Graphics (IJIG), vol.5 , n° 4, 2005, december 2005.


[Strauss et Comby 2005] O. Strauss, F. Comby. Opérations morphologiques floues à noyaux variables pour images omnidirectionnelles à point de vue unique. Revue Traitement du Signal, numéro spécial sur la vision omnidirectionnelle, vol. 22, septembre 2005. [Comby et al 2005] F. Comby, C. Caderas de Kerlau and O. Strauss. Etalonnage de caméras catadioptriques hyperboloïdes. Revue Traitement du signal sur la Vision Omnidirectionnelle, vol. 22, septembre 2005.

Conférences internationales avec actes publiés et comité de lecture, hors conférences invitées

2002

[Borges and Aldon 2002] G.A. Borges and M.-J. Aldon. A Decoupled Approach for Simultaneous Stochastic Mapping and Mobile Robot Localization. IEEE/RSJ IROS'02: International Conference on Intelligent Robots and Systems, Lausanne (Switzerland), September 30 - October 4, 2002, pp. 558-563.

[Telle and Aldon 2002] B. Telle and M. J. Aldon. Interest point detection in color images. MVA’02: IARP Workshop on Machine Vision and Applications, Nara (Japan), December 11-13, 2002, pp. 550-553.

[Borie et al. 2002a] J.C. Borie, W. Puech and M. Dumas. Encrypted Images for Secure Transfer with RSA Algorithm. Proc. IEEE Communication, Bucharest, Romania, december 2002. [Djemal et al. 2002] K. Djemal, W. Puech and B. Rossetto. Active Contours Propagation in a Medical Images Sequence with a Local Estimation. Proc. 11th European Signal Processing Conference, EUSIPCO'02, Toulouse, France, 03-06 september 2002. [Borie et al. 2002b] J.C. Borie, W. Puech and M. Dumas. Encrypted medical images for secure transfer. Proc. International Conference Diagnostic Imaging and Analysis, ICDIA'02, Shanghai, P.R. China, august 2002. [Puech et al. 2002] W. Puech, P. Montesinos and M. Dumas. Color Image Watermarking Robust to JPEG Compression. Proc. 1st European Conference on Colour in Graphics, Imaging and Vision, CGIV'02, Poitiers, France, april 2002. [Barat et al. 2002] C. Barat, J. Triboulet, E.C. Colle, F. Chavand and E.C. N'Zi. Geometrical and Physical Models of a 3D Range finder. IEEE SENSORS 2002 Conference, Hyatt Orlando, Kissimmee, Florida USA, June 12-14, 2002. [Montagne et al. 2002] C. Montagne, S. Lelandais, J. Triboulet and C. N'Zi. How to choose the best color space for the guidance of a mobile robot in a domestic environment ? CGIV First European Conference on Color in Graphics, Imaging, and Vision, Poitiers, France, April 2-5, 2002. [N’Zi et al. 2002] C. N'Zi, H. Loaiza, J. Triboulet, S. Lelandais, C.Barat and C.Montagne. Matching stereoscopic segments: Comparison between epipolar, Bayesian and neuronal approaches. 12th International Symposium on Measurement and Control in Robotics Towards Advanced Robot Systems and Virtual Reality, June 20-21, 2002, Bourges, France.

335

2003

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[Merad et al. 2003b] D. Merad, S. Lelandais, J. Triboulet and M. Mallem. Automatic object recognition for an augmented reality vision system. International Workshop on Informatics, Automation, and Communications,La Havane, CUBA , March 17th to 21th, 2003

2004 [Crosnier 2004] A. Crosnier. Replication of sculptures : from virtual to real world. Proc of IEEE VRIC Conference, p.139-146, 2004 [Druon and Crosnier 2004] S. Druon and A. Crosnier. Physics Based Models for Viscoplastic Bodies applied to Free Form Modelling with Virtual Clay. Proc. of the Virtual Industrial Applications Workshop, 2004. [Borges and Aldon 2004] G. Borges and M.J. Aldon. Environment Mapping and Robust Localization for Mobile Robots Navigation in Indoor Environments. CBA’04 (Congresso Brasileiro de Automática), Gramado (Brasil), 21-24 September 2004. [Borie et al. 2004a] J.C. Borie, W. Puech and M. Dumas. Crypto-Compression Using TEA's Algorithm and a RLC Compression. Proc. 2nd Intelligent Access to the Multimedia Documents on the Internet, MediaNet'04, pp. 5-16, Tozeur, Tunisia, november 2004. [Puech and Rodrigues 2004] W. Puech and J.M. Rodrigues. A New Crypto-Watermarking Method for Medical Images Safe Transfer. Proc. 12th European Signal Processing Conference, EUSIPCO'04, pp. 1481-1484, Vienna, Austria, september 2004. [Borie et al. 2004b] J.C. Borie, W. Puech and M. Dumas. Crypto-Compression System for Secure Transfer of Medical Images. Proc. 2nd International Conference on Advances in Medical Signal and Information Processing, MEDSIP'04, pp. 327-331, Malte, september 2004. [Rodrigues et al. 2004a] J.M. Rodrigues, W. Puech and C. Fiorio. Lossless Crypto-Data Hiding in Medical Images Without Increasing the Original Size. Proc. 2nd International Conference on Advances in Medical Signal and Information Processing, MEDSIP'04, pp. 358-365, Malte, september 2004. [Lo-varco et al. 2004] G. Lo-Varco, W. Puech and M. Dumas. DCT-Based Watermarking Method Using Color Components. Proc. 2nd European Conference on Colour in Graphics, Imaging and Vision, CGIV'04, pp. 146-150, Aachen, Germany, april 2004. [Rodrigues et al. 2004b] J.M. Rodrigues, J.R. Rios and W. Puech. SSB-4 System of Steganography using Bit 4. Proc. 5th International Workshop on Image Analysis for Multimedia Interactive Services, WIAMIS'04, Lisboa, Portugal, april 2004. [Djemal et al. 2004] K. Djemal, W. Puech and B. Rossetto. Geometric Active Contour Model Using Level Set Methods for Objects Tracking in Images Sequences. Proc. 2nd International Conference of Sciences of Electronic, Technology of Informations and Telecommunications, SETIT'04, Sousse, Tunisia, march 2004. [Merad et al. 2004a] D. Merad, M. Mallem, S. Lelandais and J. Triboulet. A Skeleton Based Method for 3D Free-Form Object Recognition. International Conference on Intelligent Manipulation and Grasping, pp 593-598, Genova - Italy July 1-2, 2004. [Montagne et al. 2004] C. Montagne, S. Lelandais, J. Triboulet, A. Smolarz and E. Colle. New color features for in-door image processing. SETIT 04, Sciences of Electronic, Technology of Information and Telecommunications, Sousse, TUNISIE, 15-20 mars 2004. [Merad et al. 2004b] D. Merad, S. Lelandais, M. Mallem and J. Triboulet. Méthode Robuste de Squelettisation par Carte de Distances et Diagramme de Voronoï. SETIT 04, Sciences of Electronic, Technology of Information and Telecommunications, Sousse, TUNISIE, 15-20 mars 2004.

337

2005 [Berthe et al. 2005] V. Berthe, C. Fiorio and D. Jamet. Generalized Functionality for Arithmetic Discrete Plane. DGCI'05: 12th International Conference on Discrete Geometry for Computer Imagery , 2005, n° 3429, pp. 276-286. [Henry et al. 2005] D. Henry, S. Druon, P. Fraisse and A. Crosnier. Simplified blade-tissue interaction model for haptic feedback. IEEE MMAR Conference, August 2005; [Chaumont and Beaumesnil 2005] M. Chaumont and B. Beaumesnil. Robust and Real-Time 3D-Face Model Extraction. IEEE International Conference on Image Processing, ICIP'2005, Genova, Italy, September, 4 pages, September 2005. [Strauss and Comby 2005a] O. Strauss and F. Comby. Template Tracking using Generalized Modus Tollens. FUZZ IEEE 2005, 14th Annual IEEE International Conference on FUZZY Systems, May 22-25, 2005, Reno, Nevada, USA, pp. 282-287. [Strauss and Comby 2005b] O. Strauss and F. Comby. Fuzzy Morphology for Omnidirectional Images. ICIP 2005, IEEE International Conference on Image Processing, september 11-14, 2005, Genova, Italy. [Joffre et al. 2005] G. Joffre, W. Puech, F. Comby and J. Joffre. High Dynamic Range Images from Digital Cameras Raw Data. Proceedings of the 32 Int. Conf. On Computer Graphics and Interactive Techniques, 31 July-4 August, Los Angeles USA, 2005. [Lo-Varco and Puech 2005a] G. Lo-varco and W. Puech. DCT-Based Data-Hiding for Securing ROI of Color Images. Proc. International Conference on Image Processing ICIP-2005, Genova, Italy, september 2005. [Puech and Rodrigues 2005 ] W. Puech and J.M. Rodrigues. Crypto-Compression of Medical Images by Selective Encryption of DCT. 13th European Signal Processing Conference, EUSIPCO'05, Antalya, Turkey, september 2005. [Lo-Varco and Puech 2005b] G. Lo-Varco and W. Puech. Safe ROIs of Color Images by Inductive Data-Hiding. 13th European Signal Processing Conference, EUSIPCO'05, Antalya, Turkey, september 2005. [Toutant et al. 2005] J.L. Toutant, W. Puech and C. Fiorio. Asynchronous DCT-Based Data-Hiding Robust to Cropping. Proc. 6th International Workshop on Image Analysis for Multimedia Interactive Services, WIAMIS'05, Montreux, Switzerland, april 2005. [Sauvee et al. 2005] M. Sauvee, P. Renaud, Ph. Poignet, J. Triboulet, E. Dombre, M. Karouia and N. Bonnet. Mitral valve leaflets motion tracking in ultrasound images. SURGETICA 05, Computer Assisted Medical and Surgical Interventions, Grenoble, pp 237-244, January 2005.

Conférences nationales avec actes publiés et comité de lecture, hors conférences invitées

2003 [Lecuyer et al. 2003] A. Lecuyer, C. Andriot and A. Crosnier. Interfaces haptiques et pseudo-haptiques. Actes des 4ième Journées Nationales de Recherche en Robotique, Clermont-Ferrand, France, p. 43-48, 2003. [Djemal et al. 2003] K. Djemal, W. Puech and B. Rossetto. Restauration par minimisation de la variation totale adaptée à un modèle de bruit ultrasonore. Proc. 19th. Colloque Traitement du Signal et des Images GRETSI'03, Paris, France, september 2003. [Lovarco et al. 2003] G. Lovarco, W. Puech and M. Dumas. Tatouage d'images couleurs avec CCE : application à la sécurité routière. Proc. 8th Colloque Compression et Représentation des Signaux Audiovisuels, CORESA'03, Lyon, France, january 2003.

338

[Montagne et al. 2003] C. Montagne, S. Lelandais and J. Triboulet. De l'utilité de la couleur en localisation et navigation d'un robot - Application à un robot d'assistance. Journée Nationale sur "Image et Signal pour le Handicap", Paris, France, 15 octobre 2003.

2004 [Strauss and Comby 2004] O. Strauss and F. Comby. Opérations Morphologiques Floues pour Images Omnidirectionnelles. LFA'04, Rencontres Francophones sur la Logique Floue et ses Applications, Nantes, France, 18-19 novembre 2004. [Paoli et al. 2004] J.N. Paoli, O. Strauss, B. Tisseyre, J.M. Roger and S. Guillaume. Fusion de données géoréférencées. LFA'04, Rencontres Francophones sur la Logique Floue et ses Applications, Nantes, France, 18-19 novembre 2004. [Rabaud et al. 2004] C. Rabaud, O. Strauss and F. Comby. Une nouvelle approche de mise en correspondance stéréoscopique dense utilisant des méthodes d’inférences imprécises. LFA'04, Rencontres Francophones sur la Logique Floue et ses Applications, Nantes, France, 18-19 novembre 2004. [Lovarco et al. 2004] G. Lovarco, W. Puech and M. Dumas. Tatouage couleur par DCT basé sur le contenu. Proc. 9th Colloque Compression et Représentation des Signaux Audiovisuels, CORESA'04, pp. 13-16, Lille, France, may 2004. [Puech and Rodrigues 2004] W. Puech and J.M. Rodrigues. Sécurisation d'image par crypto-tatouage. Proc. 9th Colloque Compression et Représentation des Signaux Audiovisuels, CORESA'04, pp. 215-218, Lille, France, may 2004. 2005 [Chaumont 2005] M. Chaumont. Extraction d'un modèle 3D de visage en temps-réel et de manière robuste. Colloque GRETSI sur le traitement du signal et des images, GRETSI'2005, Louvain-la-Neuve, Belgique, 4 pages, Septembre 2005. [Amat and Puech 2005] P. Amat and W. Puech. Transfert sécurisé d'une RI sans perte par une méthode d'insertion de données cachées robuste à la compression JPEG. Proc. 20th. Colloque Traitement du Signal et des Images GRETSI'05, Louvain-la-Neuve, Belgique, september 2005. [Toutant et al. 2005] J.L. Toutant, W. Puech and C. Fiorio. Amélioration de l'invisibilité par adaptation de la quantification aux données à insérer. Proc. 20th. Colloque Traitement du Signal et des Images GRETSI'05, Louvain-la-Neuve, Belgique, september 2005. [Puech and Rodrigues 2005] W. Puech and J.M. Rodrigues. Crypto-compression d'images médicales par cryptage partiel des coefficients DCT. Journées Sciences, Technologies et Imagerie pour la Médecine, JSTIM, pp 149-150. Nancy, France, march 2005.

4.4. Brevets

Bellanger P. (société AP’ART), Crosnier A. Procédé et dispositif d’interaction pour l’assistance au geste métier-matière. Brevet n° 0210400, Copropriété AP’ART/CNRS, Inventeurs : P. Bellanger (société AP’ART) et A. Crosnier, août 2002 W. Puech. Transfert sécurisé et autonome d’images. Brevet n° 123-01 déposé par le CNRS en collaboration avec la société SIGILLUM Technologies, septembre 2005.

339

NEtworked RObots(NERO)

RESPONSABLE : P. Fraisse


V. Creuze (MCF 61, UMII - 100%)Ph. Fraisse (MCF 61 (Hdr), UMII - 50%)

B. Jouvencel (PR 61, UMII - 100%)R. Zapata (PR 61, UMII - 100%)


Thèses 8HDR 1Brevets

Audience internationale Audience nationaleLivresChapitre d’ouvrages 2 1Edition d’ouvragesRevues avec comité de lecture 5 3Conférences avec actes publiés et comité de lecture 43 3Conférences invitées 1Autres conférences

Commande collaborative de flottilles de véhicules sous-marin et terrestre

Permanents :

A. Pinto Gil (Thèse co-financée Edufrance- Fundayacucho)2004-2007A. Eljalaoui (Thèse MRT) 2003-2006J.-M. Spiewak (Thèse Cifre avec l’entreprise Hytec) 2004-2006

B. Jacquot (Thèse MRT)D. Roman Ocampo (Thèse Mexique) 2002-2006

Thèses en cours :

D. Andreu (MCF 61, UMII, LIRMM, projet ARCHI)A. Liégeois (PR , UMII, LIRMM, Commande, apprentissage)T. Divoux (PR 61, CRAN, Nancy)W. Perruquetti (PR 61, LAGIS, Lille)

A. Ségovia (PR, Université de Toluca, Mexique)J.-P. Richard (PR 61, LAGIS, Lille)T. Val (PR 61, ICARE, Toulouse)

Autres Collaborateurs :

L. Lapierre a soutenu une thèse au Lirmm en 1999 puis a effectué un post-doc à Lisbonne dans le laboratoire deDynamical Systems and Ocean Robotic Lab sous la direction de A.M. Santos Pascoal jusqu’au mois de juin 2003.Il effectue depuis un post-doc au LIRMM dans le projet NERO

Post-doc :

• Participation à Explora 2005• Démonstration de TAIPAN dans la lutte sous-marine, juin 2005 à Brest • Final Best Paper Award, ICARCV’2004, Teleoperation over an IP Network : from control to architectural

considerations, (D. Andreu, P. Fraisse, A. Segovia)

Faits marquants

• Membre du comité de programme de CIFA• Membre du Technical Committee on Networked Robots (IEEE Society of Robotics and Automation)• Membre (représentant français) du comité technique TC-1.5, Networked Systems de l'IFAC

Animation

• Wany Robotics (Projet RNTL) • Hytec (Montpellier) contrat Sprintt pôle productique régional LR • ECA (Toulon) collaboration AUV• ACSA (Aubagne) collaboration sur le positionnement d’un AUV • CNIM (Toulon) collaboration sur les AUV• Oktalogic (Projet incubation d’entreprises avec le LRI)


• Projet RNTL WACIF • Financement Européen HEBE 6ème PCRD 2004-2006• Financement Européen MEDITATE 6ème PCRD INCO 2004-2007

Contrats

• Projet national ROBEA Psikharpax• Projet national ROBEA Multi-agents• Equipe Projet Multi-laboratoires (EPML 68), RTP55 (Systèmes de Contrôle-Commande et Réseaux de Communication)• Financement région LR Sprint 2002-2004 partenaire Hytec (transfert de techonologie )• Financement Panache réseau RITEAU partenaire Hydrosciences (UM2) BRGM (Orléans) Cetmef (Compiègne)• Financement ROBEA 2003-2006 projet Anguille • ERT, Equipe recherche technologique (Hydrosciences LIRMM)


• Collaboration franco-mexicaine dans le cadre ECOS-ANUIES• Human mobility EIERO (séjour Heriot Watt University Edimburg)


1. Problématique scientifique et positionnement Ce projet adresse le problème de la commande collaborative de véhicules sous-marins et/ou terrestres. Il s’agit de l’étude et du développement de stratégies de commande intégrant un ensemble de contraintes dynamiques, cinématiques et statiques telles que :

• la robustesse de la loi de commande vis-à-vis des perturbations extérieures ou des erreurs de modélisations,

• le maintien de la géométrie d’une flotille de véhicules,

• l’évitement d’obstacle,

• l’apprentissage non supervisé pour la commande

• le maintien des liens de communications entre véhicules,

• le suivi de trajectoire,

• la vision et la perception (sonar latéral) pour la commande,

• la perception multi-véhicules.

Ces stratégies apportent des solutions globale ou locale, ce qui nécessite d’étudier notamment les aspects concernant la commutation automatique de tâches et de manière plus globale l’architecture logicielle et matérielle liée à ces lois de commande.

2. Résultats obtenus 2002-2005 Les résultats obtenus durant ces quatre dernières années sont principalement concentrés sur deux points thématiques qui sont la commande des véhicules et la perception et le traitement de l’information pour la commande.

2.1. Commande

Nous avons conçu et validé un algorithme de commande robuste pour la commande à distance d’un manipulateur mobile via un réseau IP comprenant des retards variables [Fraisse et Lelevé 2003], [Val et al. 2003], [Andreu et al. 2004b]. Cet algorithme de commande présente l’originalité à la fois de prendre en compte l’architecture logicielle de commande mais aussi de controler la qualité de service du réseau par l’application [Fraisse et al. 2003], [Fraisse et Lelevé 2003], [Andreu et al. 2003]. En effet, les performances dynamiques du véhicule sont directement adaptées à l’encombrement et aux retards du réseau. Ces travaux ont été récompensés du final Best Paper Award à la conférence ICARCV’04, [Andreu et al. 2004a]. Nous avons ensuite orienté nos travaux sur l’étude et la proposition d’un nouvel algorithme de commande coordonnée décentralisé pour une flottille de robots mobiles [Fraisse et al. 2004a, 2004b].

Cet algorithme est basé sur la génération de trajectoire réactive optimisant un ensemble de critères définis a priori afin de contribuer au maintien du lien de communication entre les véhicules, de réaliser le parcours du chemin en temps minimum, d’éviter les collision, et d’assurer la non saturation des actionneurs. Cet algorithme présente l’originalité d’utiliser pour la première fois le niveau de réception des antennes de transmission des données pour assurer le maintien des transmissions entre les véhicules de la flottille afin d’assurer une grande robustesse dans l’intervention de ce type de flottille en milieu urbain par exemple [Fraisse et al. 2005a, 2005b], [Gil-Pinto et al. 2005].

343

Nous avons depuis un an déjà, porté nos efforts sur la définition d’un algorithme de commande original coordonnée 2 bras/vision pour la commande collaborative de robots humanoïdes. Les premiers résultats obtenus ont été acceptés à la première conférence Humanoïds’05 à Tsukuba, Japon [Dauchez et al. 2005]. Des travaux ont été réalisés concernant les actions réflexes des manipulateurs mobiles : ce travail a concerné l'extension du modèle DVZ (Zone Virtuelle Déformable) à la commande réflexe d'un manipulateur mobile (base mobile + bras manipulateur) et a donné lieu à une thèse italienne (Tesi di Laurea) à l'Université de Bologne. Il s'agissait de contrôler les mouvements réflexes combinés d'une base mobile équipée d'un bras manipulateur, le tout circulant dans un environnement intérieur non connu à l'avance. [Sanchez et al. 2003]. Une extension de ce travail à été réalisé pour la commande hybride dans la coopération de manipulateurs mobiles : Extension du modèle DVZ à la commande coordonnée de deux manipulateurs mobiles effectuant des tâches de déplacement et de coopération dans le transport d'objets. Le modèle DVZ a ici été étendu au contrôle hybride position-force. Parallèlement à l'étude des actions réflexes des robots mobiles, nous avons travaillé sur les méthodes stochastiques et déterministes de planification de mouvements en milieu connu (PRM, Lazy-PRM, DRM,...) et en milieu inconnu (Sensor-based Lazy PRM) [Sanchez et Zapata 2004]. Une thèse d'Université a été soutenue en 2003 ainsi qu'une thèse de Master italienne (Tesi di Laurea) à l'Université de Bologne. L’ensemble des algorithmes de commande crées pour les applications à la fois sous-marine et/ou terrestre associé à la perception et au traitement de l’information entraîne une grande complexité de mise en œuvre sur sur les systèmes de commande temps réel embarqués. Aussi est-il important d’étudier cette complexité afin de proposer des solutions concernant les architectures matérielles/logicielles pour la commande de véhicules. Nous avons réalisé des travaux concernant d’une part la gestion contextuelle de tâches dans le cadre de la commande d’un véhicule sous-marin qui inclus un nombre important de lois de commande adaptées à une situation donnée (grande vitesse, grande profondeur, charge transportée importante, etc.) [Eljalaoui et al. 2005]. D’autre part nous avons aussi étudié et validé la gestion de la commutation de loi de commande dans le cadre de la commande téléopérée d’un manipulateur mobile terrestre [Carbou et al. 2002].

Enfin nous avons étudié et proposer un algorithme de commande original basé sur les régimes glissant d’ordres supérieurs pour AUV afin d’obtenir un certain degré de robustesse vis-à-vis des perturbations extérieures et des erreurs de modélisation. Cet algorithme a été aussi validé pour un manipulateur mobile terrestre [Salgado-Jimenez et al. 2004], [Salgado et Jouvencel 2003]. Modélisation du déplacement d’un véhicule de type anguilliforme. Elaboration d’une loi de commande robuste basée sur une synthèse de type Lyapunov [Jouvencel et Lapierre 2005]. Plusieurs résultats autour de l’apprentissage non supervisé utilisant les algorithmes génétiques et le Q-learning ont été obtenus et appliqués sur une plate-forme multi-robots. Une approche multi-agents a permis de faire collaborer plusieurs unités mobiles partageant leurs connaissances d’un domaine a priori inconnu [Lucidarme et Liégeois 03], [Lucidarme et al. 02].

344

2.2. Perception et traitement de l’information pour la commande

La perception et le traitement de l’information pour la commande sont des points essentiels dans la qualité des performances des véhicules. Nous avons concentré une partie de nos efforts sur la vision pour la commande (Couplage vision/commande). Cette partie de nos activités concerne le couplage d'algorithmes de commande réflexe de robots mobiles avec des systèmes de vision artificielle. L'idée est ici de collecter, de traiter et d'exploiter, en temps réel, des images afin de contrôler et de commander des robots mobiles lors de déplacements en milieu inconnu. Nous avons également dans le cadre de l’application robotique sous-marine effectué des travaux autour de la commande référencée capteurs (perception par diffraction acoustique et suivie de fond) [Creuze et Jouvencel 2002], [Puttipipatkajorn et al. 2003b], [Creuze et Jouvencel 2003], [Creuze et al. 2005a], [Jouvencel et al. 2005]. Concernant les aspects vision/commande, nous avons exploré les systèmes biologiquement plausibles : un aspect plus fondamental et plus récent de nos activités concerne l'investigation du monde vivant pour obtenir des systèmes de vision artificielle fonctionnels. Cette fonctionnalité se résume à quelques propriétés fondamentales : capacité de réaction temps réel, prise en compte des bruits de mesure, robustesse face à la mauvaise qualité des composants (capteurs), robustesse face à la variabilité de l'environnement (lumière, mouvements), adaptabilité aux environnements inconnus. Nos recherches portent ici sur les réseaux de neurones artificiels et plus récemment, sur l'apprentissage supervisé et non supervisé. Dans les applications de robotique sous-marine la compensation des mouvements en temps réel d'images de sonar latéral est un problème crucial [Puttipipatkajorn et al. 2003a], [Puttipipatkajorn et Jouvencel 2003]. Nous avons développé une méthode de détection de pipeline dans une image sonar latéral, par apprentissage non supervisé. De plus nous avons proposé une méthode d’analyse de fond marin par diffraction acoustique [Creuze et al. 2005a]. Des travaux exploratoires qui concernent la commande coordonnée d’une flottille de deux véhicules sous-marins autonomes (AUV) pour le suivi de pipeline coordonné avec une torpille de surface ont été entrepris et les résultats obtenus sont encourageants [Baccou et Jouvencel 2003], [Puttipipatkajorn et al. 2003b]. La vision pour la commande est un domaine extrêmement gourmand en temps de calcul, aussi avons-nous abordé les problèmes liés à la conception concurrente (Codesign) : nous travaillons à la traduction d'algorithmes classiques élémentaires biologiquement plausibles (pour le traitement d'images : amélioration, filtrage, ou pour la segmentation : extraction d'indices caractéristiques) ou plus complexes (extraction de paramètres spatiaux ou temporels, stéréovision, flux optique...) en des fonctions logiques intégrables sur des systèmes logiques programmables. Le caractère temps réel de ces systèmes en fait leur principal intérêt pour la Robotique Mobile [Zapata et al. 2005].

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

100

200

300

400

500

600

700

1.1

1 1.4

1.76.46.6

7.71.9

0.8

0.81.4

1.8

5.55.6

5.3 2.3

Inf 0.8

1.4

1.81.8

1.81.9

2.23.1

2.2

2.6 2.9 3.1

2.4

0.7

1 Inf

1.8

1.81.8

1.8

2.62.6

2.22.6

2.93.4

1.9

0.91.1

1.4 1.82.2 3.1 3.4

1.91.1

1.1 1.4

0.7Inf

Inf1.1 1.9

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

100

200

300

400

500

600

700

345

3. Prospective La prospective du projet NERO se concentre autour de 3 aspects collaboratifs principaux :

• Tout d’abord nous souhaitons poursuivre notre activité dans l’étude et l’élaboration de lois de commande globale avancées pour la commande coordonnée de flottilles de véhicules sous-marins ou terrestres capables d’intégrer de manière indifférenciée les critères propres à chaque milieu ainsi que les modèle des robots utilisés (véhicule terrestre, AUV, etc.).

• Ensuite, la notion de véhicules mobiles évolue actuellement très rapidement dans le contexte d’applications humanoïdes. Aussi avons-nous planifié, après les premiers résultats encourageants que nous avons obtenus sur la commande coordonnée 2 bras/vision, de poursuivre nos efforts sur ce thème mais aussi sur les aspects concernant l’étude, l’élaboration et la généralisation d’algorithmes de commande collaboratifs appliqués à une population d’humanoïdes pour des travaux de chantiers ou d’aide au transport d’objets lourds et encombrants.

• Enfin, l’étude théorique de la gestion de la stabilité, de la commandabilité et de l’observabilité d’un groupe de véhicules afin de gérer de manière globale la formation géométrique d’une constellation de véhicules sous-marin ou terrestre sera poursuivie et renforcée.

4. production scientifique


• J. Albaric. Commande d'une plate-forme multi-manipulateurs mobiles non holonomes. Durée 3 ans, financée par le MRT, soutenue le 19 novembre 2002. Le doctorant est Professeur de collège.

• C. Agniel. Contributaion à la téléopération position/force d’un manipulateur mobile en présence de retards de transmission. Thèse MRT soutenue le 24 novembre 2005.

• J.D. Carbou. Conception d'une Architecture pour la Commande à Distance d'un Robot d'Intervention. Université Montpellier II, 2004.

• V. Creuze. Navigation Référencée Terrain pour Véhicule Autonome Sous-Marin. Université Montpellier II, 2002. Maître de Conférences, Université Montpellier II.

• P. Lucidarme. Apprentissage et adaptation pour des ensembles de robots réactifs coopérants. Durée 3 ans, financée par le MRT, soutenue le 7 novembre 2003. Le doctorant est Maître de Conférences à l’Université d’Angers.

• A. Puttipipatkajorn. Reconnaissance de Formes - Application à l'Imagerie Sonar. Université Montpellier II, 2005.

• A. Sanchez-Lopez. Contribution à la planification de mouvements en robotique : Approches probabilistes et approches déterministes. Durée 3 ans, financée par le Mexique, soutenue le 15 juillet 2003. Le doctorant est Professeur à l’Université de Puebla au Mexique.

• T. Salgado-Jimenez. Contribution à la Commande d'un Robot Sous-Marin Autonome de Type Torpille. Université Montpellier II, 2004.

4.2. HDR

• P.Fraisse. Commande de Robots à Architecture Complexe. Soutenue le 3 décembre 2004.

346

4.3. Publications

Chapitres d’ouvrages - Audience Internationale

[Sanchez et Zapata 2004] Sanchez A., Zapata R. Toward Derandomizing PRM Planners. MICAI'04. - Lecture notes in Computer Science Springer-Verlag 2004, n° 2972. - pp. 911-920. [Sanchez et al. 2002] Sanchez A., Zapata R., Arenas A. Motion Planning for Car-like Robots Using Lazy Probabilistic Roadmap Method. Advances in Artificial Intelligence. Lecture notes in Computer Science Springer-Verlag. -, 2002, n° 2313. - pp. 1-10

Chapitres d’ouvrages - Audience Nationale

[Fraisse et Dauchez 2002] Fraisse P., Dauchez P. Commande Position Force d'un Robot en Espace Libre ou Contraint, Hermès. - Commande des Robots Manipulateurs, traité IC2, 2002, vol. Chap. 2. - pp. 71-104.

Revues avec comité de lecture - Audience Internationale

[Zapata et al. 2005] Zapata R., Lepinay P., Jacquot M., Roman Ocampo D. Co-design of Fast Biologically-Plausible Vision-Based Systems for Controlling the Reactive Behaviors of Mobile Robots, In Journal for Robotics Systems, 2005, vol. 22, n° 7. - pp. 341-357 [Fraisse et al. 2005a] Fraisse P., Zapata R., Zarrad W., Andreu D. Remote Secure Decentralized Control Strategy for Mobile Robots, In Journal of Advanced Robotics, n° 04019, sous presse, 2005. [Zapata et al. 2004] Zapata R., Cacitti A., Lepinay P. DVZ-Based Collision Avoidance Control of Non-Holonomic Mobile Manipulators, Hermès Lavoisier. In Journal Européen des Systèmes Automatiques, 2004, vol. 38, n° 5. - pp. 559-588. [Fraisse et Lelevé 2003] Fraisse P., Lelevé A. Teleoperation over IP Network: Network Delay Regulation and Adaptative Control /. In Journal of Autonomous Robots, 2003, vol. 15, n° 3. - pp. 225-237. [Lapierre et al. 2003] Lapierre L., Fraisse P., Dauchez P. Position Force/Control of an Underwater Mobile Manipulator, Wiley Publishers. In Journal of Robotics Systems, 2003, vol. 20, n° 12. - pp. 707-722.


[Fraisse et Agniel 2005] P. Fraisse, C. Agniel. Téléopération Position/Force d’un Robot PUMA Virtuel Via un Réseau IPA: Journal Européen des Systèmes Automatisés, 2005 à paraître (n° 04080). [Creuze et Jouvencel 2003] Creuze V., Jouvencel B. Perception et Suivi de Fond pour Véhicules Autonomes Sous-Marins, In Traitement du Signal et de l'Image, 2003, vol. 20. - pp. 323-336. [Val et al. 2003] Val T., Fraisse P., Andreu D. Vers l'Utilisation de Bluetooth pour la Commande à Distance de Robots Mobiles - Hermès. In APII-JESA: Journal Européen des Systèmes Automatisés, 2003, n° 7/8. - pp. 859-892.

Conférences avec actes publiés et comité de lecture - Audience Internationale

[Gil-Pinto et al. 2005] Gil-Pinto A, Fraisse P., Zapata R. A Decentralized Adaptive Trajectory Planning Approach for a Group of Mobile Robots - TAROS'05, 2005. - pp. 65-72, Imperial College of London, Septembre 12-14 2005 [Fraisse et al. 2005b] Fraisse P., Gil-Pinto A., Andreu D., Zapata R. Towards An Adaptive Trajectory Planning Approach For Collaborative Mobile Robots, NeCST'05, Ajaccio (France) 6-7 octobre 2005. [Creuze et al. 2005a] Creuze V., Jouvencel B., Baccou P. Using Sound Diffraction to Determine the Seabed Slope, IEEE IROS'05: International Conference on Intelligent Robots & Systems, 2005. - pp. 1731-1736 Edmonton (Canada) Août 2-6 2005

347

[Creuze et al. 2005b] Creuze V., Jouvencel B., Baccou P. 3D-Bottom Tracking based on Acoustic Diffraction for Autonomous Underwater Vehicles, ICAR'05: IEEE International Conference on Advanced Robotics, 2005 Seattle (USA) Juillet 17-20 2005. [Eljalaoui et al. 2005] Eljalaoui A., Andreu D., Jouvencel B. A Control Architecture for Contextual Tasks Management: Application to the AUV Taipan, RSJ/IEEE OCEANS'05 Europe, 2005. [Jouvencel et al. 2005] Jouvencel B., Lapierre L., Paim P.K. A Reactive Control Approach for Pipeline Inspection with an AUV, OCEANS'05: MTS/IEEE International Conference, 2005. Washington DC (USA)Septembre 18-23, 2005 [Jouvencel et Lapierre 2005] Jouvencel B., Lapierre L. Path Following Control for an Eel-Like Robot, IEEEOCEANS'05, MTS/IEEE International Conference, 2005. Brest (France) juillet 2005. [Dauchez et al. 2005] Dauchez P., Fraisse P., Pierrot P. A Vision/Position/Force Control Approach for Performing Assembly Tasks with a Humanoid Robot, Humanoids'05, 2005. - 6 p, Tsukuba (Japon) Décembre 5-7, 2005. [Andreu et al. 2004a] Andreu D., Fraisse P., Segovia J.A. Teleoperation Over an IP Network: From Control to Architectural Considerations, - Elsevier. - ICARV'04: International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision, 2004. - pp. 765-770. [Andreu et al. 2004b] Andreu D., Fraisse P., Segovia De Los Rios A. Commande à Longue Distance d'un Robot Mobile par Régulation de Retard Supervisée, CIFA'04: Conférence Internationale Francophone d'Automatique, 2004. [Fraisse et al. 2004a] Fraisse P., Andreu D., Divoux T., Richard J.P. Hybrid Position/Signal Level Control Architecture for Mobile Robots by Using GPS/Wifi Technologies, ICRA'04: IEEE Workshop Networked Robots, 2004. [Fraisse et al. 2004b] Fraisse P., Andreu D., Zapata R, Richard J.P., Divoux T. Decentralized Control Strategy for Cooperative Mobile Robots, IEEE Catalog Number : 04EX920C. - ICARV'04: International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision, 2004. - pp. 1011-1016. [Sanchez Lopez et Zapata 2004] Sanchez Lopez A., Zapata R. Toward Derandomizing PRM Planners, - Springer. - MICAI'04: Mexican International Conference on Artificial Intelligence, 2004, n° 2972. - pp. 911-920, Mexico (Mexique) Avril 2004. [Salgado-Jimenez et al. 2004] Salgado-Jimenez T., Siewak J.M., Fraisse P., Jouvencel B. A Robust Control Algorithm for AUV: Based on a High Order Sliding Mode, IEEE. OCEANS'04: MTS/IEEE International Conference, 2004. - pp. 276-281. Kobe (Japon), Novembre 9-12 2004 [Fraisse et al. 2003] Fraisse P., Agniel C., Andreu D., Govia J.A. Teleoperation over IP Network: Virtual PUMA Robot, IEEE. - ICIT'03: IEEE International Conference on Industrial Technology, 2003. - pp. 669-674. [Fraisse et Lelevé 2003] Fraisse P., Lelevé A. Teleoperation with Time Delay: Adaptative Control Law Based on High-Order Sliding Modes - Automation'03, Tapei (Taiwan), September 2003 [Andreu et al. 2003] Andreu D., Fraisse P., Roqueta V., Zapata R. Internet Enhanced Teleoperation: Toward a Remote Supervised Delay Regulator, IEEE. - ICIT'03: IEEE International Conference on Industrial Technology, 2003. - pp. 663-668. [Puttipipatkajorn et al. 2003a] Puttipipatkajorn A., Jouvencel B., Salgado-Jimenez T. A New Method of Pipeline Detection in Sonar Imagery Using Self-Organizing Maps, IEEE IROS'03: IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2003. - pp. 541-546. [Baccou et Jouvencel 2003] Baccou P., Jouvencel B. Simulation Results, Post-Processing Experimentations and Comparisons Results for Navigation, Homing and Multiple Vehicles Operations

348

with a New Positioning Method Using one Transponder - IROS'03: IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2003. - pp. 811-817. [Salgado et Jouvencel 2003] Salgado-Jimenez T., Jouvencel B. Using a High Order Sliding Modes for Diving Control a Torpedo Autonomous Underwater Vehicle - IEEE. OCEANS'03: MTS/IEEE International Conference, 2003. - pp. 934-939. San Diego (USA) Septembre 22-26 2003 [Puttipipatkajorn et al. 2003b] Puttipipatkajorn A., Jouvencel B., Salgado-Jimenez T. Using Self-Organizing Maps Approach to Pipeline Localization - IEEE.OCEANS'03: MTS/IEEE International Conference, 2003. - pp. 2398-2403. San Diego (USA) Septembre 22-26 2003 [Puttipipatkajorn et Jouvencel 2003] Puttipipatkajorn A., Jouvencel B. Self-Organizing Maps Approach to Object Localization in Sonar Imagery, ICAR'03: 11th IEEE International Conference on Advanced Robotics, 2003. - pp. 1172-1177. Coimbra (Portugal) Juin 30 –Juillet 3, 2003 [Bakalowicz et al. 2003] Bakalowicz M., Fleury P., Jouvencel B., Prome J.J., Becker P., Carlin T., Dorfliger N., Seidel J.L., Sergent P. Coastal Karst Aquifers in Mediterranean Regions. 2. A Methodology for Exploring, Exploiting and monitoring Submarine Springs, TIAC'03, 2003. [Lanzoni et al. 2003] Lanzoni C., Sanchez Lopez A., Zapata R. Sensor-Based Motion Planning for Car-Like Mobile Robots in Unknown Environments, IEEE. - ICRA'03: International Conference on Robotics and Automation, 2003. - pp. 4258-4263. [Sanchez Lopez et Zapata 2003] Sanchez Lopez A., Zapata R. A Deterministic Sampling Approach to Robot Motion Planning, Mexican International Conference on Computer Science, 2003, pp. 300-307 [Sanchez et al. 2003] Sanchez Lopez A., Zapata R., Lanzoni C. On the Use of Low-Discrepancy Sequences in non-Holonomic Motion Planning, IEEE. ICRA'03: International Conference on Robotics and Automation, 2003. - pp. 3764-3769. [Sanchez et Zapata 2003] Sanchez Lopez A., Zapata R. Improving Probabilistic Roadmap Planners for a Robot Motion Planning, ICAR'03: 11th International Conference on Advanced Robotics, 2003. - pp. 670-675 Coimbra (Portugal) Juin 30 juill. 3, 2003 [Zapata et al. 2003] Zapata R., Lepinay P., Segovia De Los Rios A. A Fast Mobile Robot Motion Planner, IEEEICIT'03: IEEE International Conference on Industrial Technology, 2003. Maribor (Slovénie) Décembre 2003 [Lucidarme et Liégeois 03] Lucidarme P., Liégeois A. Learning Reactive Neurocontrollers Using Simulated Annealing for Mobile Robots. - IEEE. - IROS'03: IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2003. - pp. 674-679. [Albaric et Zapata 2002] Albaric J., Zapata R. Motion Planning of Cooperative Nonholonomic Mobile Manipulators, IEEE Conference on Systems, Man and Cybernetics, 2002, Hammamet (Tunisie) Octobre 18-21 2002. [Lanzoni et al. 2002] Lanzoni C., Sanchez Lopez A., Zapata R. A Single-Query Motion Planner for Car-Like Nonholonomic Mobile Robots, ISRA'02: International Symposium on Robotics and Automation, 2002. - pp. 267-274. - (3rd). Toluca (Mexique) Septembre 1-4 2002. [Sanchez et al. 2002a] Sanchez Lopez A., Arenas A.B., Zapata R. Non-Holonomic Path Planning Using a Quasi-Random PRM Approach, IEEE IROS'02: IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2002. - pp. 2305-2310. Lausanne (Suisse) Septembre 30 Oct.4 2002. [Sanchez et al. 2002b] Sanchez Lopez A., Zapata R., Arenas A.B. Motion Planning for Car-Like Robots Using Lazy Probabilistics Roadmap Method, - MICAI'02: Mexican International Conference on Artificial Intelligence, 2002. - pp. 1-10. - (2nd). Yuicatan (Mexique) Avril 22-26 2002.

349

[Zapata et al. 2002] Zapata R., Sanchez Lopez A., Lepinay P. A Biologically-Plausible Approach for Mobile Robots Path Planning: The Virtual Lightning Approach ISRA'02: International Symposium on Robotics and Automation, 2002. - pp. 247-254. - (3rd). Toluca (Mexique) Septembre 1-4 2002. [Baccou et Jouvencel 2002] Baccou P., Jouvencel B. Homing and Navigation Using one Transponder for AUV, Post-Processing Comparisons Results with Long Base-Line Navigation - IEEE International Conference on Robotics and Automation, 2002. - pp. 4004-4009. Washington DC (USA) May 11-15 2002 [Carbou et al. 2002] Carbou J.D., Andreu D., Fraisse P. Events as a Key of an Autonomous Robot Controller. IFAC'02: World Congress, 2002 [Creuze et Jouvencel 2002] Creuze V., Jouvencel B. Avoidance of Underwater Cliffs for Autonomous Underwater Vehicles, IROS'02: IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2002. - pp. 793-798. Lausanne (Suisse), octobre 2002. [Lucidarme et al. 02] Lucidarme P., Simonin O., Liégeois A. Implementation and Evaluation of a Satisfaction/Altruism Based Architecture for Multi-Robot Systems. ICRA'02: International Conference on Robotics and Automation, 2002. - pp. 1007-1012.

Conférences avec actes publiés et comité de lecture (Audience nationale)

[Fraisse et al. 2005] Fraisse P., Gil-Pinto A., Zapata R., Perruquetti W., Divoux T. Stratégie de Commande Collaborative pour des Réseaux de Robots, JNRR'05 : 8ièmes Journées Nationales de recherche Robotique, 2005. - 6 p. [Carbou et al. 2002] Carbou J.D., Andreu D., Fraisse P. Pilotage d'un Bras Robotisé par Commutation de Commande, CIFA'02: Conférence Internationale Francophone d'Automatique, 2002, n° LNCS

Conférences avec actes publiés sans comité de lecture

[Creuze et al. 2005] Creuze V., Jouvencel B., Baccou P. Enhancing Bottom Tracking for AUVs by using Sound Diffraction. - RSJ/IEEE OCEANS'05 Europe, 2005.Sans Comité de lecture. [Zapata et Meyer 2005] Zapata R., Meyer J.A. Le Projet Psikharpax : Objectifs et Réalisations - ROBEA'05: Robotique et Entités Artificielles, 2005. - pp. 19-26. - (3èmes). Montpellier (France) 29-31 mars 2005 [Jouvencel 2003] Jouvencel B. TAIPAN: Un Véhicule Sous-Marin Autonome (AUV). - JNRR'03 : Journées Nationales de la Recherche en Robotique, 2003. - pp. 179-180.

350

Les services

Administration, logistique, bibliothèque, communication

Service technique et informatique

Service administratif et logistique Bibliothèque et Communication

Personnel :

Grade Affectation (autre affectation) ITRF MJENR Minarro Olivier ADJA 100% ADM Olivet Nicole AGS 100% ADM Petiot Elisabeth ADTRF 100% ADM ITA CNRS Berger Céline AI 100% COM Casteill Louise TCN 100% ADM Gouat Isabelle IE2 100% BIB Montagna Cyril AJT 100% LOG Péridier Martine TCN 100% BIB Praud Emile IR2 100% ADM Prouha Patrice TCS 70% LOG (STI : 30%) Takessian Ghislaine TCN 100% ADM AGENTS CONTRACTUELS Grèverie Elisabeth CDD 100% ADM Hameury Cathy CDD 100% ADM Mégual Laetitia CDD 100% ADM En relation étroite avec le secrétaire général, le service administratif et logistique intervient dans plusieurs domaines d’activités : la gestion et la comptabilité, la communication, la bibliothèque, le secrétariat de direction, l’accueil, le standard, le courrier et l’entretien du patrimoine. Outre les tâches quotidiennes, le service administratif participe à des opérations ponctuelles (organisation et gestion de congrès et de colloques, réponses aux enquêtes demandées par les tutelles, préparation du contrat quadriennal, etc…).

Gestion et comptabilité :

L. Casteill, C. Hameury, L. Mégual, O. Minarro, E. Petiot, E. Praud, G. Takessian Cette activité concerne la gestion du budget du LIRMM (plus de 4,2 M€ reports des contrats de recherche compris), la prise en charge des commandes et des factures de fonctionnement et d’équipement (près de 2000 en moyenne annuelle), le traitement des déplacements des personnels (plus de 1500 mission en moyenne par an), et le suivi des dossiers de CDD et vacataires (80 en 2004). Les contrats de recherche (plus de 90) sont diversifiés (publics, industriels, ministères, région) et nécessitent un suivi particulier qui mobilise l’ensemble du personnel affecté à la gestion et à la comptabilité.

353

Secrétariat de direction, accueil, courrier, standard :

E. Grèverie, N. Olivet Hormis le secrétariat de direction au service du directeur et des directeurs-adjoints, l’activité relative à l’accueil, au courrier, au fax et au standard est soutenue.

Logistique :

C. Montagna, E. Praud, P. Prouha L’entretien du patrimoine concerne aussi bien les espaces verts que les bâtiments. 5000 m2 bâtis sur plus d’un hectare de terrain nécessitent une maintenance préventive et curative de premier niveau. L’activité de la logistique couvre également tous les aménagements pouvant améliorer l’accueil et les conditions de travail des personnels.

Bibliothèque :

I.Gouat, M. Péridier Une documentaliste et une bibliothécaire gèrent l’ensemble du fonds documentaire et des publications du LIRMM avec un logiciel documentaire « Alexandrie ». Cela représente près de 8500 références dont 5 000 livres et actes de conférences, 3500 publications (articles dans revues et conférences internationales, thèses, rapports de recherche, rapports de contrat et brevets) et 60 revues en cours d'abonnement papier ou e-only. La bibliothèque vit actuellement une phase de transition dans l’optique de gérer les publications de manière institutionnelle avec HAL (outil du CCSD). Le fonds documentaire quant à lui sera hébergé sur « ALEF » (Logiciel utilisé par la BIU).

Communication :

C. Berger Les missions de la cellule Communication concernent :

• la communication générale du laboratoire (interne et externe) : charte graphique, site web, documents d’information, films, plaquettes, posters, aménagement d’espaces…

• les relations extérieures : point Contact, relations internationales, coordination Languedoc-Roussillon Incubation, accueil de délégations…

• la vulgarisation : participation à des salons (locaux, nationaux, internationaux), aux actions des tutelles, relations presse, édition…

• l’organisation et la gestion administrative et financière des congrès organisés par le LIRMM (24 sur la période de référence, soit plus de 1500 congressistes).

Pour mener à bien ces actions, la cellule Communication gère un budget annuel de 25000€.

354

Service technique et informatique

Responsable : Jean-Luc Oms

Responsable Adjoint : Régis Lorival

1. Présentation du service Nom Prénom Grade Affectation STI (autre affectation) ITRF M.E.S.R. Amadou Pierre IGR1 30 % (Polytech) Chirouze Michel IGR0 50 % (Polytech) Lepinay Pascal IGR0 40 % (Polytech) Maïzi Joël IGE1 20 % (UFR–Dept Info) ITA CNRS Benoit Michel IR1 100 % Brunel Thibault IE2 100 % Carvalho de Matos Christine IR2 90 % Gil Thierry IR2 100 % Gutierrez Alain IE2 100 % Jacquot Michel IR2 80 % Lorival Régis IR2 100 % Oms Jean-Luc IR2 100 % Prouha Patrice TCN 30 % (LIRMM-Logistique) Tilloy Philippe TCE 100 % Tuchming Catherine TCN 90 % Depuis septembre 2003, Jean-Luc Oms, assisté de Régis Lorival, assume la responsabilité du Service Informatique et Technique (STI) du LIRMM. Les missions de nature très diverses confiées au Service Technique et Informatique sont de deux type :

• Actions transversales : missions du STI assurées pour l’ensemble des personnels du LIRMM ; il s’agit principalement de la gestion des ressources techniques communes (outil informatique, réseau et téléphonie) et du développement de notre système d’information ;.

• Activité de recherche : concerne la participation de personnels du STI à un ou des projets de recherche.

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2. Actions transversales

2.1. Informatique transversale : Administration système et réseau

P. Amadou, M. Jacquot, J.L. Oms, P. Tilloy, C. Tuchming

La restructuration des ressources informatiques transversales a été consolidée durant ces deux dernières années, au travers principalement de trois opérations :

• Authentification LDAP : le déploiement d’un annuaire LDAP a été réalisé. C’est le système

d’authentification actuellement utilisé pour l’ensemble de nos services et connexion aux serveurs Unix.

• Migration du domaine Windows « LIRMM_NT » : la mise à jour des serveurs de domaine NT4, en Windows 2003 Active Directory, s’est accompagnée d’une homogénéisation des comptes et des espaces disques.

• En ce qui concerne les comptes, des procédures de création et de synchronisation des mots de passe entre LDAP et AD permettent l’unicité de l’authentification pour l’accès à toutes les ressources informatiques du laboratoire. Les espaces disques utilisateurs ont été centralisés sur notre serveur data (bison) et sont rendus accessibles à tous les environnements (Windows & Unix).

• Consolidation du serveur d’espace disque : le serveur bison a été mis à jour (Sun V440), l’espace disque Raid 5 augmenté (actuellement 5 To en ligne) et la sauvegarde mise à niveau (cf. schéma fonctionnel).

En ce qui concerne les services « Internet », les ressources sont réparties sur 3 serveurs :

• Lirmm & Spam pour les services mail . Cette architecture basée sur 2 serveurs biprocesseurs

a été rendue nécessaire pour faire face à la croissance de charge liée d’une part à l’adoption croissante de IMAP (protocole de lecture du mail plus adapté au nomadisme que POP3), et d’autre part aux efforts toujours plus importants à déployer pour lutter efficacement contre le spam et les virus. Un gestionnaire de liste de diffusion (Sympa) et une passerelle Web/Mail (Squirrel) complètent l’offre « messagerie » du laboratoire.

• Janela pour l’ensemble des services Web au sens large. Ce serveur quadri-processeurs héberge le site Web du laboratoire, ainsi que la plupart des applicatifs associés : bases de données (MySQL & Postgres), cache WWW, serveur FTP …

• Janela héberge également le serveur de News du laboratoire.

Les besoins en ressources de calcul du laboratoire sont orientés Unix, et nécessitent deux systèmes d’exploitation : Solaris & Linux. Outre les serveurs communs (Octopus – 8 UltraSparc III Solaris, ATGC & Maloya sous Linux) administrés par le STI, les besoins en serveurs dédiés à des projets de recherche ont augmenté de façon significative ces deux dernières années (cf. schéma fonctionnel). Pour ces derniers, une co-assistance à l’administration système est mise en place avec les utilisateurs.

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Serveurs du LIRMM : Schéma fonctionnel

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En ce qui concerne les postes de travail (de l’ordre de 350 postes connectés), le STI assure une assistance utilisateur pour la plupart des systèmes d’exploitation : Windows 2000 & XP, Linux, Mac OSX. Une prise en charge plus complète de l’administration du poste de travail est réalisée pour les PC appartenant au domaine AD nt.lirmm.fr. Ce type de service doit être étendu aux postes de travail Linux et OS X d’Apple. Les nouvelles tendances concernant la physionomie du parc de postes de travail se confirment :

• Le déploiement de terminaux légers (SunRay) comme poste de travail banalisé, rendu possible par la mise en service des ressources de calcul ;

• La proportion croissante de micro-ordinateurs portables en tant que postes de travail.

Réseau Informatique du Lirmm Le réseau du LIRMM est un réseau ethernet commuté. Actuellement la plupart des postes de travail sont connectés à 100 Mbits/s, et tous les serveurs au Gigabit/s (cf. schéma).

Le réseau sans fil 802.11b du laboratoire a été mis en jour en 802.11g et le nombre de bornes augmenté afin d’offrir une connectivité sans fil sur l’ensemble du laboratoire. Le nouveau matériel

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installé permet la gestion sécurisée de deux communautés : les personnels du laboratoire et les invités de « courte durée ».

Actuellement nous travaillons sur un projet de renouvellement de notre cœur de réseau, afin d’augmenter le nombre de prises commutées, d'accroître le niveau de sécurité en entrée de site et de permettre le déploiement d’un système de téléphonie IP.

Réseau du LIRMM : Schéma fonctionnel

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2.2. Système d’information T. Brunel, C. Carvalho de Matos Mis en ligne en Mai 2003, le nouveau site Web du LIRMM utilise les technologies XML/XSL et PHP/MySQL. Actuellement, les efforts de développement portent sur la réalisation d’applications accessibles via l’Intranet du laboratoire. Deux domaines sont plus particulièrement en cours de développement :

• Gestion de bibliothèque : le laboratoire abandonne Alexandrie pour migrer vers le système HAL du CNRS en ce qui concerne les publications. La gestion de cette phase transitoire nécessite un accompagnement technique important.

• Extension des données de l’annuaire LDAP comme ressource unique des données internes au laboratoire : la mise en œuvre en cours actuellement a nécessité le développement d’interfaces utilisateurs spécifiques aux différentes communautés du laboratoire. Un couplage entre LDAP et le gestionnaire de listes de diffusion est en cours afin de rationaliser et d’automatiser les circuits de diffusion de l’information.

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2.3. Opérations diverses

Le STI assure également les tâches transversales suivantes :

• Gestion et maintenance de l’autocommutateur du LIRMM (Alcatel 4000) (P. Tilloy) ;

• Gestion de « consommables informatiques » (Toner & Cartouches, CD, kits antivols …) (P. Prouha) ;

• Gestion et maintenance de Xlab (R. Lorival, P. Tilloy) ;

• Développement d’une application de gestion de brassage informatique PhP/MySQL (P. Amadou, M. Chirouze) ;

• Réalisation de l’animation de l’écran vidéo du hall d’entrée du laboratoire (animation Flash/Macromedia ) (C. Carvalho de Matos) ;

• Installation automatisée des postes de travail Linux des stagiaires DEA Info (J. Maizi).

3. Activité de recherche

3.1. Département de Microélectronique :

« Architectures Reconfigurables Dynamiquement » : T. Gil est responsable du prototypage de ces architectures sur des plateformes à base de composants reprogrammables.

R. Lorival est responsable des moyens en instrumentation du département Microélectronique (en particulier testeur industriel de composants multimédia Agilent 83000), il participe aux travaux de recherche liés au test.

P. Amadou assure la gestion des licences des logiciels spécifiques du département MIC.

3.2. Département de Robotique :

M. Benoit intervient principalement dans le projet de l’équipe de robotique sous-marine (TAIPAN). Il participe également au projet de robotique parallèle :

• robot parallèle MicMac : interfaçage électronique et logiciel bas niveau ;

• robot parallèle I4L : remise à niveau de l’interface électronique et du logiciel bas niveau.

P. Lepinay participe aux projets suivants :

• projet ECOS-ANUIES (une collaboration de quatre ans entre l'Université Montpellier II et l'Institut Technologique de Toluca Mexique) ;

• projet RNTL WACIF (2003-2005), en collaboration avec le CEA, la société WANY Robotics, France Telecom et le LASMEA de Clermont-Ferrand ( réalisation d'un robot rondier) ;

• contrat régional d'équipement de réalisation d’une plate-forme multi manipulateurs mobiles (2002-2003).

T. Gil participe à la réalisation et au prototypage de l'architecture des unités de stimulation réparties dans le cadre du projet DEMAR.

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3.3. Département d'Informatique :

A Gutierrez intervient dans le cadre des recherches menées par le groupe RCR (représentation des connaissances et raisonnement) sur les graphes conceptuels en développant un logiciel intitulé CoGui. Il s'agit d'une application java permettant l'édition des graphes du modèle des graphes conceptuels (ontologies, faits, règles,...). CoGui a déjà fait l'objet d'une présentation lors du workshop de l'ICCS 2005 http://www.kde.cs.uni-kassel.de/conf/iccs05.

4. Missions diverses

4.1. Formations :

Les ingénieurs du S.T.I. participent aux formations liées à leur domaine de compétence, dans les différentes structures où le LIRMM est impliqué :

• UFR de Montpellier II : Licence, Maîtrise et DESS d'Informatique,

• IUT de Montpellier,

• Polytech Montpellier : suivi d'avant-projets en microélectronique et robotique,

• CNFM : formations liées aux activités de diffusion de logiciels de CAO en microélectronique (CRCC) et de gestion du testeur de composants (CRTC).

4.2. Responsabilités :

Certaines personnes du S.T.I. exercent des missions particulières :

• T. Gil est correspondant pour la formation permanente du CNRS,

• P. Tilloy est ACMO (Agent Chargé de la Mise en Œuvre de l'hygiène et de la sécurité) au LIRMM,

• M. Jacquot est correspondant CNRS pour la sécurité informatique du site,

• M. Jacquot et J.L. Oms sont experts auprès de l’ANVAR.

5. Publications – période 2004-2005 Articles dans revue

R. Zapata, A. Cacitti, P. Lepinay. DVZ-based Collision Avoidance Control of Non-holonomic Mobile Manipulators. JESA (Journal Européen des Systèmes Automatiques) Volume 38, num.5, 2004, pp.559-588 R. Zapata, P. Lepinay, B. Jacquot, A. Romanovski. Co-design of Fast Biologically-plausible Vision-based Systems for Controlling the Reactive Behaviors of Mobile Robots. Journal for Robotics Systems, Vol.22 n°7 pp. 341-357, juillet 2005

Conférence avec Actes

D. Andreu, J.D. Techer, T. Gil, D. Guiraud. Implantable Autonomous Stimulation Unit for FES. IFESS'05: 10th Annual Conference of the International Functional Electrical Stimulation Society, 2005, pp. 36-38

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Conférence sans Actes

L. Latorre, F. Azaïs, M.L. Flottes, S. Bernard, R. Lorival, Y. Bertrand. Test Digital, Test de Mémoires, Test Mixte : 5 Centres de Compétence pour la Formation en Europe. CNFM'04 : 8ème Journées Pédagogiques du Comité National de Formation en Microélectronique, 2004, p. 242

Rapport de recherche

D. Andreu, N. Bruchon, T. Gil. Du Modèle à l'exécution : Traduction Automatique d'un Réseau de Petri Interprété en Langage VHDL. Laboratoire d'Informatique, Robotique et Microélectronique de Montpellier, 2004, p. 30

361

Les annexes

annexe 1 : création d’entrepriseannexe 2 : projets européens

annexe 3 : les statuts du LIRMMannexe 4 : composition du directoire

annexe 5 : composition du conseil de laboratoireannexe 6 : composition du conseil scientifiqueannexe 7 : composition de la cellule doctorale

annexe 8 : composition de la commission locaux

Annexe 1 : Création d'entreprisesProjets en Incubation avec LRI (Languedoc Roussillon Incubation)

Catégorie A : projets qui s'appuient directement sur les travaux du LIRMM. Ces projets ont d'ores et déjà donné lieu à 7 créations d'entreprises générant 16 emplois.

Projet ou societé Porteurs Chercheurs LIRMM impliqués Période d'incubation Entreprise déjà

créée Emplois créés

Thomas CAHUZACStéphane GARINJordan PAUL

Christophe DOUYChristian DUTARET

INTRASENSE Stéphane CHEMOUNY Olivier STRAUSS 09/2003 -> 03/2005 oui 7Utilisation d’estimateurs statistiques pour le traitement d’imageOlivier LENOANJean-Philippe MEYER

Lionel TORRES en coursGilles SASSATELLI

RNS Jean-Claude ODENT David GUIRAUD 09/2003 -> 03/2005

Renaud GHIA Jacques FERBERSébastien JEANJEAN Jean FERRIEDenis ANGILELLA

Xavier FACELINAOlivier DETOUR

SIGILLUM TECH. Jean-Philippe THERY William PUECH 10/2003 -> 04/2005 oui 1

Denis PIERREClément DURAND-Christophe FAGOT

Composants « virtuels » destinés à la conception de circuits intégrés électroniques

ouiNORMIND

Gestion de la cohérence dans des bases de connaissance

Cryptographie

Marquage d'image signature avec un certificat.Jean SALLANTIN 10/2004 -> 04/2006

oui 3

Application des systèmes multi-agents et de transposition.NETHEOS Jean-Claude BAJARD 09/2003 -> 03/2005 oui 2

TIXEO SOFT 09/2003 -> 03/2005

MENTA Laurent ROUGE 09/2003 -> 03/2005

OCENIX Jean-Claude BAJARD 07/2003 -> 01/2005

ALEPH 0 Jacques FERBER 10/2002 -> 04/2004

Sélection et mise en œuvre de techniques de visualisation d’information

ARAK Guy MELANCON 03/2003 -> 01/2005

Sécurisation d’un porte-monnaie électronique

1

Réduction des nuisances sonores

oui

oui 2

MadKit & WAR BOT

AIMANT Patrice FAUDOT Guy MELANCON 10/2004 -> 04/2006 en cours

Séverine CABANESJulien SALLES

Catégorie B : projets "accompagnés" par le LIRMM, dans lesquels des chercheurs du laboratoire apportent leur expertise. Ces projets ont d'ores et déjà donné lieu à 8 créations d'entreprises générant 21 emplois.

Projet ou societé Porteurs Chercheurs LIRMM impliqués Période d'incubation Entreprises déjà

créées Emplois créés

David MEKERSAPhilippe ROSSI

Romain LOTOUX Philippe FRAISSEStéphane POMIES David ANDREUFrançois CATAGNIA

Michael CHAPMANDuc NGUYEN HUU

Boris CARBONNEILLChristophe MELQUIOND

Eric QUERE Maguelonne TEISSEIREJean-Baptiste ONOFRE Jacques CHAUCHET

Jacques ARMANDOlivier DARTOISJean-Philippe CHALVIN

Raphaël POULENARDPierre NAVRATRIL

BMA.CO Jean-Claude LE GAL Danièle HERIN 12/2002 -> 06/2004 oui 5

Guy CATHEBRASLaurent LATORRE

E-LITE Nicolas GIRARD 07/2003 -> 01/2005

Construction interactive de savoirs immatériels

Reconnaissance de plaques d’immatriculations

Aide et recherche sur la présentation de données aux grands systèmes

Olivier STRAUSS 2

Recherche sémantique de texte (SYGMART), DataMining, DataProfilingMNESIS Jean SALLANTIN 12/2002 -> 06/2004

KIRELI 10/2002 -> 04/2004 oui 5

Pierre POMPIDOR 06/2005 -> oui 3

oui

Nouvelle architecture de processeur embarqué 32 bit (vente d’IP)

ouiNELIS Christophe DONY

Logiciels de Gestion Electronique de Contenu

Communication Machine to Machine

03/2005 ->

CORTUS Lionel TORRES

OKTALOGIC

06/2005 ->

C6

12/2004 -> 06/2006

en cours

4ouiGénie logiciel à base de composants

Module « suggestionneur orthographique »

ZENVIA Mathieu LAFOURCADE 12/2004 -> 06/2006Théorie des graphes petits mondes

Création d’un convertisseur DC/ DC sous forme d’un ASIC

LPR-EDITOR oui12/2002 -> 10/2004

Michel RISSONS Marc NANARDDavid MOLINA Violaine PRINCE

Catégorie C : projets soutenus par le LIRMM devant débuter leur incubation prochainement

Projet ou societé Porteurs Chercheurs LIRMM impliqués Période d'incubation Entreprises déjà

créées Emplois créés

Laurent MAGNIN Maguelonne TEISSEIREOlivier REYNAUD Anne LAURENTDenis GUINARDGeorges SABBAGH

Jérôme ANDRE Stefano CERRIMichel HODZAJ Pascal DUGENIE

J-F AURIFEILLEP-G RICHARDJ-P MAZET

Hervé TURCHI Etienne DOMBREDavid BARRAL

Matthieu KOPP Zohra BELLAHSENEClaudia ZIMMER Jean FERRIE

Miren LAFOURCADE Mathieu LAFOURCADEJérôme OLIVARES

J-C DEVOSSamuel KAJDAS

(Source : Languedoc-Roussillon Incubation - Octobre 2005)

ADVANCECOM 09/2003 -> 03/2005 oui 2

E.Pure Lionel TORRES A définir

Nouveau concept de téléchargement de musiques sur InternetEDGE WAN A définir oui

AIRTIST

oui

Nouvelle architecture de processeur embarqué 32 bit (vente d’IP)

Architectures et infrastructures réseaux sans fil

A définirNouvelle génération d'outils pour les professionnels de la vidéo numérique

A définir oui

Logiciel pour bornes tactiles

iDIVE A définir

VEDA A définir

Machines de découpe pour l'industrie agro-alimentaire

NOUT

Hébergement de contenus multimédia "lourds" pour la distribution en masse sur internet

Edition de logiciels de gestion intégrés (ODERP)N2P Lionel TORRES A définir

Annexe 2 : les projets européens du LIRMM

INFO 20 - MEDEA+ NANOTEST (01/05 - 12/08)ROB 19 - EleGI (02/04 - 02/08)MIC 18 - ELeGI (02/04 - 01/08)

17 - MEDITATE ( 01/04 - 12/06)16 - PATENT - DFMM (01/04 - 12/07)15 - KALEIDOSCOPE (01/04 - 12/07)

14 - E-QUALITY MINERVA (10/03 - 09/06)13 - MARLOW (09/02 - 08/05)12 - ELeGI (08/02 - 07/04)

11 - AHEAD (01/02 - 12/04)10 - ORIEL (01/02 - 12/04)

9 - MEDEA+ ASSOCIATE (07/01 - 07/04)8 - EUNICE-TEST (09/01 - 09/03)

7 - MACH 21 (02/01 - 01/03)6 - MKBEEM (02/00 - 07/02)5 - COMMA (02/00 - 01/02)4 - SMART ( 01/00 - 06/02)

3 - LARFLAST (11/98 - 09/01)2 - LIMITE (10/98 - 09/01)

1 - ROBTOOL (01/98 - 12/99)

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

STATUTS DU LABORATOIRE D’INFORMATIQUE DE ROBOTIQUE ET DE

MICROELECTRONIQUE DE MONTPELLIER

Montpellier, 11 Juillet 2005

Annexe 3

TITRE 1 : LE PERSONNEL

Article 1.1 :

Le Laboratoire d’Informatique, de Robotique et de Microélectronique de Montpellier est une Unité Mixte de Recherche de l’Université Montpellier II et du CNRS.

Article 1.2 :

Toute personne du laboratoire est rattachée à un département ou à un service dans lequel elle vote.

Article 1.3 :

Outre les personnels permanents du CNRS et de l’Université Montpellier II, le personnel permanent comprend, avec l’avis favorable du directeur et des autorités de tutelle et avec l’assentiment de l’organisme dont elles dépendent, des personnes rémunérées par d’autres organismes de recherche.

Article 1.4 :

Sur proposition d’un département, tout candidat au laboratoire entrant dans les catégories de personnel décrites dans l’article 3 des statuts dépose un dossier de candidature auprès du directeur. L’appartenance officielle au personnel permanent du laboratoire ne prend effet qu’après consultation du directoire, du conseil de laboratoire et des autorités de tutelle et avis favorable du directeur notifié à l’intéressé.

Article 1.5 :

Le personnel temporaire du laboratoire comprend les doctorants et les autres personnels temporaires ayant une ancienneté minimale d’un an dans le laboratoire.

TITRE 2 : LE DEPARTEMENT

Article 2.1 :

Le département est une unité scientifique et de gestion.

Article 2.2 :

Le directeur soumet au conseil de laboratoire la structuration et l’évolution éventuelle de la structure du laboratoire en départements. Pour la création d’un département, son représentant en présente le thème et les projets devant le conseil de laboratoire.

Article 2.3 :

Chaque département est dirigé par un responsable assisté par un ou plusieurs responsables adjoints. Le nombre d’adjoints est d’un par tranche de vingt cinq permanents. En cas d’indisponibilité du responsable du département, le(s) responsable(s) adjoint(s) se substitue(ent) à lui pour tous les actes relevant de la direction et de la gestion du département.

Article 2.4 :

Le conseil de département est constitué par l’ensemble des personnels permanents du département, de deux représentants des personnels temporaires et de toute personne proposée par le conseil de département après accord du conseil de laboratoire et du directeur. Il se réunit au moins six fois par an sur convocation du responsable ou à la demande d’au moins un tiers de ses membres.

Article 2.5 :

Les orientations scientifiques d’un département sont prises par le conseil de département. Elles sont ensuite soumises au directeur du laboratoire pour approbation.

Article 2.6 :

Le conseil de département, décide de :

- la création d’un projet scientifique.

- l’évaluation d’un projet scientifique en cours et de l’affectation des moyens.

Les critères d’évaluation des projets scientifiques sont laissés à l’appréciation du conseil de département.

Article 2.7 :

Le responsable de département est garant du respect des statuts et du règlement intérieur du laboratoire dans son département. Il assure la bonne exécution des orientations scientifiques du département.

Article 2.8 :

Le responsable de département assure l’animation scientifique du département et la coordination entre les différents projets. Le responsable de département assure la communication entre le département et la direction.

Article 2.9 :

Le responsable de département est seul habilité à représenter et à engager le département lors de toute manifestation ou réunion à l’intérieur ou à l’extérieur du laboratoire. Il est responsable de tout engagement qui pourrait être pris par l’un des membres du département.

Article 2.10 :

Le responsable de département est élu par les membres du conseil de département pour deux ans renouvelables deux fois. Le(s) responsable(s) adjoint(s) sont élus par les membres du conseil de département pour deux ans renouvelables deux fois.

TITRE 3 : LE SERVICE TECHNIQUE ET INFORMATIQUE

Article 3.1 :

Les personnels et les moyens nécessaires pour remplir les fonctions techniques intéressant l’ensemble du laboratoire sont regroupés et organisés en Service Technique et Informatique. Il est dirigé par un responsable de service assisté par un ou plusieurs adjoints.

Article 3.2 :

Les missions du Service Technique et Informatique sont définies par le directeur du laboratoire, après consultation du conseil de laboratoire.

Article 3.3 :

Le Service Technique et Informatique a un conseil de service constitué de l’ensemble de ses membres et de toute personne proposée par le conseil de service après accord du conseil de laboratoire et du directeur.

Article 3.4 :

Le responsable du Service Technique et Informatique et son (ses) adjoint(s) sont nommés par le directeur, après consultation du conseil de service et du conseil de laboratoire pour deux ans renouvelables. Le responsable du Service Technique et Informatique est garant de la bonne exécution des missions confiées au Service Technique et Informatique.

Article 3.5 :

Pour remplir les missions qui lui sont confiées, le responsable de service doit prendre l’avis de son conseil de service.

Le conseil de service doit être consulté pour :

- l’établissement du budget du service,

- la stratégie du service,

- les priorités du service en personnel,

- la participation aux activités de recherche et d’intérêt général.

Article 3.6 :

Le conseil de service se réunit au moins six fois par an sur convocation du responsable de service ou sur demande d’au moins le tiers de ses membres.

TITRE 4 : LE SERVICE ADMINISTRATIF

Article 4.1 :

Les personnels et les moyens nécessaires pour remplir les fonctions administratives intéressant l’ensemble du laboratoire sont regroupés et organisés en Service Administratif.

Article 4.2 :

Les missions du Service Administratif sont définies par le directeur du laboratoire, après consultation du conseil de laboratoire.

Article 4.3 :

Le Service Administratif a un conseil de service constitué de l’ensemble de ses membres et de toute personne proposée par le conseil de service après accord du conseil de laboratoire et du directeur.

Article 4.4 :

Le responsable du Service Administratif et son (ses) adjoints sont nommés par le directeur, après consultation du conseil de service et du conseil de laboratoire pour deux ans renouvelables. Le responsable du Service Administratif est garant de la bonne exécution des missions confiées au service.

Article 4.5 :

Pour remplir les missions qui lui sont confiées, le responsable du service doit prendre l’avis de son conseil de service.






Article 4.6 :


TITRE 5 : LE SERVICE LOGISTIQUE

Article 5.1 :

Les personnels et les moyens nécessaires pour remplir les fonctions logistiques intéressant l’ensemble du laboratoire sont regroupés et organisés en Service Logistique.

Article 5.2 :

Les missions du Service Logistique sont définies par le directeur du laboratoire, après consultation du conseil de laboratoire.

Article 5.3 :

Le Service Logistique a un conseil de service constitué de l’ensemble de ses membres et de toute personne proposée par le conseil de service après accord du conseil de laboratoire et du directeur.

Article 5.4 :

Le responsable du Service Logistique et son adjoint sont nommés par le directeur, après consultation du conseil de service et du conseil de laboratoire pour deux ans renouvelables. Le responsable du Service Logistique est garant de la bonne exécution des missions confiées au service.

Article 5.5 :

Pour remplir les missions qui lui sont confiées, le responsable du service doit prendre l’avis de son conseil de service.






Article 5.6 :


TITRE 6 : LA CELLULE DOCTORALE

Article 6.1 :

La cellule a pour mission de recenser les problèmes et les demandes spécifiques aux doctorants et de faire des propositions à la direction.

Article 6.2 :

La cellule doctorale est composée comme suit :

- le directeur du Laboratoire,

- les permanents du Laboratoire responsables de spécialités doctorales

- les représentants des doctorants au sein des conseils de départements,

- les doctorants élus du collège 4 au conseil de laboratoire,

- les représentants des doctorants au sein du conseil de département de recherche de l’université dont dépend le Laboratoire

Article 6.3 :

La cellule doctorale se réunit au moins deux fois par an sur convocation du directeur de Laboratoire ou à la demande du tiers au moins de ses membres.

TITRE 7 : LE DIRECTEUR

Article 7.1 :

Le directeur est l’autorité exécutive du laboratoire. Il coordonne l’ensemble des départements et des services. Il est assisté d’un ou plusieurs directeurs adjoints.

Article 7.2 :

La proposition et la nomination du directeur et du (es) directeur(s) adjoint(s) sont effectuées conformément aux textes réglementaires en vigueur dans les autorités de tutelle.

Article 7.3 :

Le directeur est le responsable de l’exécution des décisions des autorités de tutelle et de l’application des statuts et du règlement intérieur du laboratoire. Il est seul habilité à représenter et à engager le laboratoire lors de toute manifestation ou réunion. Il est responsable de tout engagement qui pourrait être pris par l’un des membres du laboratoire.

Article 7.4 :

Le directeur et le(s) directeur(s) adjoint(s) ne peuvent être responsables de département ou de service.

TITRE 8 : LE DIRECTOIRE

Article 8.1 :

Le directoire est constitué du directeur, du (es) directeur(s) adjoint(s), des responsables de départements, des responsables de services et de leurs adjoints.

Article 8.2 :

Le directoire a pour mission d’assister le directeur dans sa conduite du laboratoire.

Article 8.3 :

Le directeur réunit le directoire au moins 2 fois par mois. L’ordre du jour des réunions est fixé par le directeur après concertation de ses membres.

Les délibérations du directoire font l’objet d’un compte rendu, transmis à l’ensemble du personnel et archivé.

TITRE 9 : LE CONSEIL DE LABORATOIRE

Article 9.1 :

Le conseil de laboratoire comprend des membres de droit, des membres nommés par le directeur et des membres élus.

La durée du mandat des membres nommés et des membres élus est de deux ans renouvelable deux fois.

Article 9.2 :

Le directeur et le(s) directeur(s) adjoint(s) sont membres de droit du conseil de laboratoire.

Article 9.3 :

Les membres nommés sont au nombre de cinq.

Article 9.4 :

Les membres élus sont au nombre de treize. Ils sont issus de quatre collèges représentant les différentes catégories de personnel du laboratoire :

- collège 1 : des chercheurs-enseignants et chercheurs permanents cadres A et assimilés,

- collège 2 : des chercheurs-enseignants et chercheurs permanents cadres B et assimilés,

- collège 3 : des personnels techniques, administratifs et logistiques,

- collège 4 : des personnels temporaires.

Le nombre d’élus du collège 4 est fixé à quatre.

Le nombre d’élus de chacun des trois premiers collèges est fixé à la proportionnelle des personnels de ces collèges, au plus fort reste.

Article 9.5 :

Les élections sont organisées, par collège, au suffrage direct, par scrutin plurinominal, à deux tours. Les élections sont organisées au plus tard dans les deux mois qui suivent la fin du mandat.

Tout électeur est éligible. Le dépôt de candidature est obligatoire.

Tout membre du conseil de laboratoire quittant le laboratoire ou changeant de collège cesse de faire partie du conseil et doit être remplacé dans les deux mois suivant son départ, par un membre de même statut (de droit, nommé, élu du même collège).

Article 9.6 :

Le conseil de laboratoire se réunit au moins six fois par an et au plus tous les quinze jours, sous la présidence du directeur du laboratoire. En cas d’absence du directeur, le conseil de laboratoire est présidé par un directeur adjoint.

Article 9.7 :

Le conseil de laboratoire est convoqué par le directeur ou sur demande d’un tiers de ses membres. L’ordre du jour est publié, par le directeur, au moins huit jours à l’avance.

Article 9.8 :

Au plus tard huit jours avant la tenue du conseil de laboratoire, tout membre de celui-ci peut faire inscrire à l’ordre du jour de la prochaine séance toute question relevant de la compétence du conseil de laboratoire.

Article 9.9 :

Tout membre du personnel du laboratoire peut demander l’inscription à l’ordre du jour d’une séance du conseil de laboratoire d’un problème particulier. Si l’inscription est retenue par le conseil de laboratoire, le demandeur peut assister à la délibération, avec voix consultative.

Article 9.10 : Le conseil de laboratoire peut convoquer en séance, avec voix consultative, tout membre

du laboratoire ayant une compétence sur un problème porté à l’ordre du jour.

Article 9.11 :

Les comptes rendus détaillés provisoires des séances du conseil de laboratoire, indiquant les interventions principales et les résultats des votes éventuels, sont publiés, par le Service Administratif, dans les huit jours qui suivent la séance.

Article 9.12 :

Le conseil de laboratoire a un rôle consultatif et de proposition. Il est consulté par le directoire du laboratoire et sur convocation du directeur du laboratoire, en particulier sur :

- la politique scientifique, la valorisation de la recherche et la diffusion de l’information scientifique,

- l’analyse de l’avis formulé par les sections du Comité National de la Recherche Scientifique dont le laboratoire relève,

- la structuration du laboratoire,

- la politique de recrutement, l’admission, l’exclusion de personnel de toute catégorie,

- les moyens budgétaires demandés par le laboratoire et la répartition de ceux qui lui sont alloués,

- la politique des contrats de recherche et la répartition des moyens correspondants,

- la politique de formation par la recherche, d’accueil et de soutien des doctorants et des stagiaires,

- les mesures relatives à l’organisation et au fonctionnement du laboratoire et susceptibles d’avoir une incidence sur la situation et sur les conditions de travail du personnel.

Le conseil est tenu informé de la marche du laboratoire. A ce titre, il reçoit communication :

- des actes de gestion concernant les personnels,

- des relevés des propositions du comité d’évaluation, telles qu’elles ressortent du procès verbal de ce comité, à l’exclusion de la relation des débats,

- des différents documents préparés par le directeur du laboratoire à l’intention du comité d’évaluation.

- de toutes informations relatives à la politique des tutelles.

Toutes les notes de service régissant le fonctionnement général du laboratoire sont discutées en conseil de laboratoire et signées par le directeur. L’ensemble des notes de service complète le règlement intérieur du laboratoire.

Article 9.13 :

Le conseil de laboratoire est consulté pour la mise en place de commissions spécialisées dont il désigne les membres parmi le personnel du laboratoire ou en faisant appel à des personnalités extérieures, ayant une compétence particulière pour traiter le problème concerné.

Article 9.14 :

Les membres élus au conseil de laboratoire désignent, parmi eux, les représentants du personnel au comité d’évaluation du laboratoire. Cette représentation doit comprendre au moins un membre de chacun des collèges du conseil de laboratoire.

TITRE 10 - LE CONSEIL SCIENTIFIQUE ARTICLE 10.1 : Préambule La politique scientifique du laboratoire s’appuie sur celle de ses tutelles. Elle guide et dynamise l’action du laboratoire et lui assure cohérence et lisibilité. Elle s’élabore à partir d’une appréciation de la prospective scientifique du domaine, des atouts du laboratoire, d’un positionnement souhaité et de choix explicites. Elle se traduit par l’affichage de priorités scientifiques en termes d’évolution des thèmes de recherche et des projets, de recrutement, de formation par la recherche, de valorisation et d’animation. Sa définition et son actualisation relèvent du directeur du Laboratoire qui s’appuie sur les avis du conseil scientifique. ARTICLE 10.2 : Rôle Le conseil scientifique contribue à l’élaboration de la politique scientifique du laboratoire :

- il propose et instruit des actions de structuration de la recherche,

- il analyse le positionnement national et international du laboratoire et identifie ses atouts,

- il analyse la production scientifique,

- il conseille la direction dans ses arbitrages.

Tous les avis émis par le conseil scientifique sont motivés et communiqués à l’ensemble du personnel. ARTICLE 10.3 : Composition Le conseil scientifique est composé :

- du directeur du laboratoire qui est membre de droit,

- de 8 personnalités du laboratoire : 4 nommées par le directeur après consultation du conseil de Laboratoire, 4 élues par les départements de recherche selon des modalités établies par le conseil de laboratoire. La durée du mandat est de deux ans renouvelables.

- de membres de droit avec voix consultative : les directeurs adjoints du laboratoire, les responsables de département ou leur représentant, le responsable du service technique ou son représentant

Le conseil scientifique peut inviter toute personnalité pour son expertise particulière.

ARTICLE 10.4 : Animation Le conseil scientifique est animé par un président et un président–adjoint élus à la majorité simple parmi les 8 personnalités du laboratoire. Sont électeurs les membres du conseil scientifique avec voix délibérative. ARTICLE 10.5 : Réunions Le conseil scientifique se réunit au moins deux fois par an sur convocation du directeur du laboratoire, de son président ou du tiers de ses membres.

TITRE 11: EQUIPE-PROJET DE RECHERCHE EN PARTENARIAT

Article 11.1 : Préambule

Un ou plusieurs chercheurs peuvent s’associer avec un ou plusieurs partenaires extérieurs pour constituer une Equipe-Projet de Recherche en Partenariat (EPRP). L’objectif d’une EPRP est de rendre visible et de renforcer des collaborations existantes entre le Laboratoire et ses partenaires. Il s’agit d’un cadre minimum pouvant conduire à la mise en place de conventions plus formelles.

Article 11.2 :

Le processus de création d’une EPRP relève du directeur du laboratoire après avis des départements concernés, du directoire, du conseil scientifique et du conseil de laboratoire. Une EPRP est créée pour un objectif donné et une durée déterminée, qui ne peut excéder quatre ans ; elle est renouvelable avec une procédure identique à la procédure de création.

Article 11.3 :

Une EPRP est définie par un accord entre les partenaires qui inclut un programme de recherche et des modalités de fonctionnement. Une EPRP est animée par un comité de pilotage, constitué de représentants des partenaires. Les modalités de fonctionnement précisent les moyens consentis par les partenaires de l’EPRP.

Article 11.4 :

Toute modification de l’accord de partenariat devra être approuvée par le directeur du laboratoire après avis des départements concernés, du directoire, du conseil scientifique et du conseil de laboratoire.

TITRE 12 : L’ASSEMBLEE GENERALE

Article 12.1 :

L’assemblée générale du laboratoire est constituée par l’ensemble des personnels permanents et des élus du collège 4 du conseil de Laboratoire tels que définis aux titres 1 et 9. Elle se réunit au moins une fois par an en session ordinaire, sur convocation du directeur, pour entendre et discuter du compte rendu d’activité.

Article 12.2 :

L’assemblée générale peut être réunie en session extraordinaire à la demande :

- du directeur,

- du conseil de laboratoire,

- du tiers au moins de ses membres.

Elle peut mandater, à la majorité absolue de ses membres, les représentants des personnels élus au conseil de laboratoire pour porter un problème grave n’ayant pas reçu de solution au niveau du conseil de laboratoire, à l’ordre du jour du comité d’évaluation du laboratoire.

Elle peut modifier les présents statuts. L’assemblée doit pour cela se composer de la moitié au moins de ses membres, y compris les procurations. Si cette proportion n’est pas atteinte, l’assemblée est convoquée de nouveau à quinze jours d’intervalle. Elle peut alors valablement délibérer quel que soit le nombre des membres présents. Dans tous les cas, les statuts ne peuvent être modifiés qu’à la majorité des deux tiers des voix présentes ou représentées. Il n’est admis qu’une procuration par personne.

TITRE 13 : MISE EN APPLICATION DES STATUTS

Article 13.1 :

Les présents statuts, adoptés par l’assemblée générale du laboratoire entrent en application immédiatement. Ils seront soumis aux autorités de tutelle pour approbation. Le conseil de laboratoire en définira les modalités d’application. Le directeur du laboratoire est chargé de la mise en place des structures définies par ces statuts.

Ces statuts ont été votés en assemblée générale le 11 juillet 2005

Annexe 4

Composition du DIRECTOIRE du LIRMM au 01/09/2005

-------------------

La direction : Michel ROBERT Stefano CERRI, François PIERROT

Le secrétaire général : Emile PRAUD La secrétaire de direction : Elisabeth GREVERIE

Les responsables des départements et des services :

Informatique Responsable : Marianne HUCHARD Responsables adjoints : Frédéric KORICHE

Alain JEAN-MARIE Patrice SEEBOLD

Microélectronique Responsable : Marie-Lise FLOTTES Responsable adjoint : Lionel TORRES

Robotique Responsable : René ZAPATA Responsable adjoint : Didier CRESTANI

ADM Responsable : Louise CASTEILL

STI

Responsable : Jean-Luc OMS Responsable adjoint : Régis LORIVAL

Communication Céline BERGER Logistique

Responsable : Emile Praud

Annexe 5

MEMBRES DU CONSEIL DE LABORATOIRE AU 8 JUILLET 2005

membres de droit le directeur : Michel ROBERT les directeurs adjoints : Stefano CERRI et François PIERROT 5 membres nommés

Etienne DOMBRE (collège 1) Serge PRAVOSSOUDOVITCH (collège 1) Christine AZEVEDO (collège 2) Nadine AZEMARD (collège 2) Louise CASTEILL (collège 3) 13 membres élus

collège 1 chercheurs et enseignants-chercheurs permanents cadres A et assimilés (3 élus)

Jacques FERBER Danièle HERIN Joël QUINQUETON

collège 2 chercheurs et enseignants-chercheurs permanents cadres B et assimilés (4 élus)

Rodolphe GIROUDEAU Laurent IMBERT Nicolas LARTILLOT Michel LECLERE

collège 3 personnels technique, administratif et logistique (2 élus)

Martine PERIDIER Cathy TUCHMING

collège 4 doctorants et autres personnels temporaires (3 élus pour 4 sièges à pourvoir)

Céline FIOT Aurélien NOCE Robin PERROT

Annexe 6

Membres du CONSEIL SCIENTIFIQUE au 11 juillet 2005

-------------------

INFORMATIQUE Michel CHEIN, Président

Olivier GASCUEL Christophe PAUL Guy MELANÇON

MICROELECTRONIQUE Christian LANDRAULT Pascal NOUET

ROBOTIQUE Philippe FRAISSE, Vice-Président Etienne DOMBRE

Annexe 7

CELLULE DOCTORALE - Composition

1. Le Directeur du Laboratoire : Michel Robert 2. Les Responsables de Spécialités Doctorales : Jocelyne Nanard

André Crosnier

3. Les Représentants des doctorants : DEPARTEMENT INFO Représentants élus au département INFO Benoît Darties Clément Saad Représentant au conseil de laboratoire Céline Fiot DEPARTEMENT MIC Représentants élus au département MIC Samir Mathouk Daniel Mesquita Représentant au conseil de laboratoire Robin Perrot DEPARTEMENT ROB Représentants élus au département ROB Mickaël Sauvé Wallid Zarrad Représentant au conseil de laboratoire Aurélien Noce

STATUTS DU LIRMM (extrait)

TITRE 6 : LA CELLULE DOCTORALE

Article 6.1 : La cellule a pour mission de recenser les problèmes et les demandes spécifiques aux doctorants et de faire des propositions à la direction.

Article 6.2 :

La cellule doctorale est composée comme suit :

- le directeur du Laboratoire,

- les permanents du Laboratoire responsables de spécialités doctorales - les représentants des doctorants au sein des conseils de départements, - les doctorants élus du collège 4 au conseil de laboratoire, - les représentants des doctorants au sein du conseil de département de recherche de l’université dont dépend le Laboratoire

Article 6.3 : La cellule doctorale se réunit au moins deux fois par an sur convocation du directeur de Laboratoire ou à la demande du tiers au moins de ses membres.

Annexe 8

COMMISSION LOCAUX – composition (décembre 2005)

Coordonnateur : E. PRAUD

1. La direction

2. Le secrétaire général

3. Les représentants informatique permanent Mountaz HASCOET doctorants Nicolas TERRAPON Mehdi YOUSFI-Monod

4. Les représentants microélectronique permanent Régis LORIVAL + STI doctorant Samir Mahtouk

5. Les représentants robotique permanent Sébastien DRUON doctorant Mickaël SAUVEE

UMR CNRS-UMII 5506161, rue Ada34392 Montpellier cedex 5tél. (33) 04 67 41 85 85fax. (33) 04 67 41 85 00

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