L\u2019existence de r\u00e9frig\u00e9rateurs \u00e9quip\u00e9s de Wi-Fi le prouve jusqu\u2019\u00e0 l\u2019absurde\u00a0: la liste des objets connect\u00e9s s\u2019allonge en permanence. Les applications ne manquent \u00e0 vrai dire pas, que ce soit pour des r\u00e9seaux de capteurs de qualit\u00e9 et de s\u00e9curit\u00e9 pour l\u2019usine du futur, pour un escadron de drones d\u00e9di\u00e9s \u00e0 l\u2019agriculture ou pour votre imprimante reli\u00e9e en Bluetooth. Ces vastes r\u00e9seaux d\u2019appareils forment l\u2019Internet des objets. Si le Web classique para\u00eet d\u00e9j\u00e0 tentaculaire, ce domaine s\u2019\u00e9largit de mani\u00e8re exponentielle et bouleverse autant la recherche que nos vies quotidiennes. En\u00a02020, on estime que le nombre d\u2019objets connect\u00e9s en circulation atteindra les 50\u00a0milliards.<\/p>\n
\ndes donn\u00e9es
\nralentit les r\u00e9seaux
\net r\u00e9clame
\nde l\u2019\u00e9nergie.<\/div>\n
Un tel chiffre s\u2019accompagne fatalement de d\u00e9fis complexes. Comment pr\u00e9server la s\u00e9curit\u00e9 pour les quantit\u00e9s astronomiques de donn\u00e9es \u00e9chang\u00e9es\u00a0? Comment garantir la compatibilit\u00e9 entre autant d\u2019objets\u00a0? Comment emp\u00eacher ces r\u00e9seaux de pulv\u00e9riser les d\u00e9penses \u00e9nerg\u00e9tiques\u00a0? De nombreux laboratoires se sont empar\u00e9s de ces th\u00e9matiques, comme ceux li\u00e9s \u00e0 l\u2019Institut de recherche en composants logiciels et mat\u00e9riels pour l\u2019information et la communication avanc\u00e9e (Ircica)1<\/a>, \u00e0\u00a0 Lille, qui f\u00eate ses dix ans.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n \u00ab\u00a0L\u2019Internet des objets r\u00e9clame une collaboration interdisciplinaire exploratoire,<\/em> s\u2019enthousiasme Natalie\u00a0Rolland, professeure \u00e0 l\u2019universit\u00e9 de Lille\u00a01 et directrice de l\u2019Ircica. Nous coop\u00e9rons m\u00eame avec des sociologues et nous faisons attention \u00e0 ce que les gens puissent accepter ces technologies.\u00a0\u00bb<\/em> Son laboratoire s\u2019appr\u00eate \u00e0 inaugurer un totem en b\u00e9ton intelligent. Bard\u00e9 de capteurs sensibles autonomes, il va permettre d\u2019\u00e9tudier l\u2019\u00e9volution de sa structure en fonction de la temp\u00e9rature, des contraintes physiques, de l\u2019humidit\u00e9\u2026 Plus grand-chose n\u2019\u00e9chappe aux capteurs.<\/p>\n En retour, cette densification des donn\u00e9es ralentit les r\u00e9seaux et r\u00e9clame de l\u2019\u00e9nergie. Les chercheurs de l\u2019Ircica et d\u2019ailleurs jouent sur l\u2019architecture des r\u00e9seaux pour r\u00e9gler ces probl\u00e8mes. Par exemple, trier et traiter les donn\u00e9es directement au niveau d\u2019un hub, un point du r\u00e9seau qui concentre les informations, plut\u00f4t que d\u2019\u00e9changer avec des data centers qui ne se trouvent pas forc\u00e9ment sur le m\u00eame continent. Pour Laurent\u00a0Clavier, professeur \u00e0 l\u2019\u00e9cole d\u2019ing\u00e9nieurs T\u00e9l\u00e9com Lille, chercheur \u00e0 l\u2019Institut d\u2019\u00e9lectronique, de micro\u00e9lectronique et de nanotechnologie2<\/a> et membre de l\u2019\u00e9quipe CSAM3<\/a> de l\u2019Ircica, tout est question de compromis. \u00ab\u00a0Les \u00e9conomies d\u2019\u00e9nergie et la fiabilit\u00e9 s\u2019obtiennent plus facilement si l\u2019information n\u2019a pas besoin d\u2019\u00eatre transmise \u00e0 quelques millisecondes pr\u00e8s,<\/em> explique le chercheur. Tout se complique si le r\u00e9seau concerne les voitures autonomes ou les syst\u00e8mes d\u2019arr\u00eat d\u2019urgence dans les usines. Les r\u00e9seaux actuels n\u2019assurent pour l\u2019instant pas de d\u00e9lais aussi courts.\u00a0\u00bb<\/em><\/p>\n Afin de ne pas se cantonner \u00e0 des niches trop restreintes pour \u00eatre rentables, les \u00e9quipes travaillent \u00e0 des solutions souples et adaptables. Laurent\u00a0Clavier \u00e9voque ainsi un projet de capteurs qui fonctionneraient m\u00eame sur des rhinoc\u00e9ros pour alerter si un animal est pourchass\u00e9 par des braconniers. On imagine alors le besoin en mat\u00e9riel robuste et autonome, plut\u00f4t que d\u2019avoir \u00e0 changer les piles tous les six mois sur un rhinoc\u00e9ros en pleine savane. Olivier\u00a0Berder, professeur et responsable de l\u2019\u00e9quipe Granit4<\/a> au sein de l\u2019Institut de recherche en informatique et syst\u00e8mes al\u00e9atoires (Irisa)5<\/a>, \u00e0 Lannion, fait partie de ceux qui s\u2019attachent \u00e0 am\u00e9liorer l\u2019efficacit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique des objets connect\u00e9s. \u00ab\u00a0Les capteurs ne consomment pas tant d\u2019\u00e9nergie que cela,<\/em> insiste celui-ci, mais les communications radio, si. Le probl\u00e8me empire lorsque la distance augmente et qu\u2019elle r\u00e9clame des amplificateurs.\u00a0\u00bb<\/em><\/p>\n M\u00eame quand ces communications ne sont pas permanentes, les objets connect\u00e9s consomment autant d\u2019\u00e9nergie \u00e0 les \u00ab\u00a0guetter\u00a0\u00bb qu\u2019\u00e0 les transmettre. Olivier\u00a0Berder et son \u00e9quipe travaillent donc sur des wake-up radios, des syst\u00e8mes presque passifs qui restent pourtant en \u00e9coute. Seules les informations utiles sont achemin\u00e9es et r\u00e9veillent le microcontr\u00f4leur principal du capteur. Ces syst\u00e8mes ont par contre une port\u00e9e plus faible que les radios classiques. \u00ab\u00a0Les wake-up radios peuvent cependant \u00eatre coupl\u00e9es \u00e0 des radios classiques ou \u00e0 des r\u00e9cepteurs mobiles,<\/em> pr\u00e9cise Olivier\u00a0Berder. Comme elles n\u2019ont pas besoin de synchronisation, elles conviennent particuli\u00e8rement bien aux syst\u00e8mes autonomes, \u00e9tant donn\u00e9 le caract\u00e8re souvent impr\u00e9dictible des syst\u00e8mes de r\u00e9cup\u00e9ration d\u2019\u00e9nergie.\u00a0\u00bb<\/em><\/p>\n Entre le comportement asynchrone des radios et les caprices de la r\u00e9cup\u00e9ration d\u2019\u00e9nergie, l\u2019ensemble r\u00e9clame des algorithmes de contr\u00f4le adapt\u00e9s. Des m\u00e9thodes issues des intelligences artificielles, de l\u2019apprentissage par renforcement et de la logique floue<\/span> sont ainsi mises \u00e0 contribution. En effet, quiconque a vu son smartphone s\u2019\u00e9teindre alors qu\u2019il affichait encore quelques pour cent de batterie le sait\u00a0: le niveau de charge d\u2019une batterie se mesure mal en temps r\u00e9el. La r\u00e9cup\u00e9ration de l\u2019\u00e9nergie n\u2019est pas non plus lin\u00e9aire, car elle d\u00e9pend surtout de facteurs que l\u2019homme ne contr\u00f4le pas forc\u00e9ment\u00a0: l\u2019ensoleillement, les vibrations, le vent, les gradients thermiques\u2026<\/p>\n<\/div>\n Cumul\u00e9es, ces innovations \u00e9largissent encore le spectre des applications de l\u2019Internet des objets. Jean-Philippe\u00a0Diguet, directeur de recherche au sein du\u00a0Laboratoire des sciences et techniques de l\u2019information, de la communication et de la connaissance (LAB-Sticc)6<\/a>, \u00e0 Lorient, travaille avec son \u00e9quipe Mocs7<\/a> sur des syst\u00e8mes sur puce et des syst\u00e8mes embarqu\u00e9s tr\u00e8s vari\u00e9s. Il a ainsi con\u00e7u le r\u00e9seau de capteurs port\u00e9s BoWI8<\/a>, auquel Olivier\u00a0Berder a \u00e9galement particip\u00e99<\/a>. S\u2019il \u00e9voque de loin les combinaisons de capture de mouvements utilis\u00e9es en mod\u00e9lisation\u00a03D, BoWI d\u00e9duit les postures et les gestes de l\u2019utilisateur en fonction de l\u2019orientation des capteurs, sans utiliser d\u2019\u00e9quipement ext\u00e9rieur.<\/p>\n \u00ab\u00a0Nous n\u2019atteindrons jamais la pr\u00e9cision de la motion capture,<\/em> pr\u00e9vient Jean-Philippe\u00a0Diguet, nous visons par exemple les applications de r\u00e9\u00e9ducation fonctionnelle. Un kin\u00e9sith\u00e9rapeute peut ainsi proposer un certain nombre de gestes \u00e0 accomplir dans la journ\u00e9e et monitorer \u00e0 distance plusieurs patients en m\u00eame temps. Le syst\u00e8me permettrait d\u2019augmenter le nombre de s\u00e9ances et de r\u00e9duire les co\u00fbts de transport, notamment pour les personnes \u00e0 mobilit\u00e9 r\u00e9duite.\u00a0\u00bb<\/em><\/p>\n <\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n Preuve de la r\u00e9activit\u00e9 des chercheurs, le BoWI pourrait \u00e9galement servir \u00e0 \u00e9tablir les comptes p\u00e9nibilit\u00e9s mis en place depuis cet \u00e9t\u00e9. Les employeurs doivent en effet quantifier combien de fois leurs employ\u00e9s effectuent des gestes ou des postures jug\u00e9s dangereux. Des capteurs l\u00e9gers et autonomes fourniraient des donn\u00e9es fiables sur toute une journ\u00e9e de travail.<\/p>\n Jean-Philippe\u00a0Diguet s\u2019est \u00e9galement pench\u00e9 sur certains des objets connect\u00e9s les plus populaires\u00a0du moment\u00a0: les drones. Le projet international de coop\u00e9ration Swarms10<\/a>, mont\u00e9 avec une \u00e9quipe australienne, consiste \u00e0 int\u00e9grer du calcul haute performance au sein d\u2019un drone afin qu\u2019il puisse lui-m\u00eame, par le biais d\u2019une cam\u00e9ra, interpr\u00e9ter\u00a0son environnement et s\u2019y adapter.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n Le traitement d\u2019image et l\u2019intelligence artificielle se r\u00e9v\u00e8lent, tout comme la communication, gourmands en \u00e9nergie. Il faut donc l\u00e0 encore trouver un fragile \u00e9quilibre qui repose sur l\u2019architecture des r\u00e9seaux et choisir \u00e0 quel endroit et \u00e0 quel moment effectuer les op\u00e9rations les plus \u00e9nergivores. \u00ab\u00a0Nous travaillons aussi sur la s\u00e9curit\u00e9 du hardware,<\/em> ajoute Jean-Philippe\u00a0Diguet. Les objets connect\u00e9s forment tout autant de moyens d\u2019acc\u00e8s \u00e0 des informations priv\u00e9es. Personne n\u2019a envie que les capteurs sur son corps pr\u00e9viennent son assureur d\u2019un probl\u00e8me de sant\u00e9. Les wake-up radios ont cet avantage\u00a0: moins le n\u0153ud communique, moins il s\u2019expose.\u00a0\u00bb<\/em><\/p>\n<\/div>\n Du rhinoc\u00e9ros aux drones, les chercheurs s\u2019\u00e9chinent donc \u00e0 am\u00e9liorer l\u2019autonomie des capteurs les plus difficiles d\u2019acc\u00e8s. Ces travaux concernent aussi, bien \u00e9videmment, le corps humain. Le laboratoire Techniques de l\u2019informatique et de la micro\u00e9lectronique pour l\u2019architecture des syst\u00e8mes int\u00e9gr\u00e9s (Tima)11<\/a> a ainsi travaill\u00e9 sur la r\u00e9cup\u00e9ration d\u2019\u00e9nergie pour les pacemakers. Skandar Basrour, son directeur adjoint et professeur \u00e0 l\u2019universit\u00e9 Grenoble Alpes, est sp\u00e9cialis\u00e9 dans la r\u00e9cup\u00e9ration d\u2019\u00e9nergie directement par le capteur. \u00ab\u00a0Les mouvements du c\u0153ur \u00e9mettent de l\u2019\u00e9nergie m\u00e9canique sous forme vibratoire,<\/em> d\u00e9taille-t-il. Or nous pouvons la convertir en \u00e9nergie \u00e9lectrique gr\u00e2ce \u00e0 des syst\u00e8mes pi\u00e9zo\u00e9lectriques. On obtient ainsi des pacemakers sans fil qui ne n\u00e9cessitent plus de r\u00e9op\u00e9rer tous les huit ans.\u00a0\u00bb<\/em><\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/lejournal.cnrs.fr\/sites\/default\/files\/styles\/asset_image_full\/public\/assets\/images\/p1040538_72dpi.jpg?itok=vCOzG-B4\" "\\"")
<\/p>\nConcevoir des dispositifs souples et adaptables<\/h2>\n
![\"\"](\"https:\/\/lejournal.cnrs.fr\/sites\/default\/files\/styles\/asset_image_full\/public\/assets\/images\/capteur_rhino_2.jpg?itok=mxsFPMiR\" "\\"")
<\/p>\nLe r\u00e9veil des radios \u00e9conomes<\/h2>\n
Proposer des soins \u00e0 distance<\/h2>\n
\npeut proposer des
\ngestes \u00e0 accomplir
\net monitorer \u00e0
\ndistance plusieurs
\npatients.<\/div>\n![\"\"](\"https:\/\/lejournal.cnrs.fr\/sites\/default\/files\/styles\/asset_image_full\/public\/assets\/images\/tennisconnecte-9.jpg?itok=_gf7jPUH\" "\\"")
<\/p>\nDu calcul haute performance \u00e0 la s\u00e9curit\u00e9<\/h2>\n
\nconnect\u00e9s forment
\ntout autant de
\nmoyens d\u2019acc\u00e8s \u00e0
\ndes informations
\npriv\u00e9es.<\/div>\nAm\u00e9liorer l\u2019autonomie des capteurs<\/h2>\n
![\"\"](\"https:\/\/lejournal.cnrs.fr\/sites\/default\/files\/styles\/asset_image_full\/public\/assets\/images\/c0255230-leadless_pacemaker_in_anterior_heart-spl_72dpi.jpg?itok=p14TGuOP\" "\\"")
<\/p>\n