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De nouvelles chaînes d’outils personnalisables pour des systèmes cyber-physiques plus verts

Les systèmes cyber-physiques jouent un rôle important dans la transition vers une économie durable. Le projet oCPS s’assure également que ces systèmes répondent aux exigences en matière de consommation énergétique quasi nulle.

Économie numérique

Les systèmes cyber-physiques (CPS) constituent des infrastructures essentielles de notre société moderne. Tout autour de nous, des ordinateurs, des machines et des êtres humains travaillent main dans la main à l’aide d’ordinateurs et de réseaux incorporés. La quasi-totalité des composantes de la société moderne est contrôlée via des ordinateurs embarqués, du minuscule pacemaker à la voiture moderne (qui contient des centaines de millions de lignes de code), et de l’entrepôt automatisé jusqu’à pratiquement tous les dispositifs de l’Internet des objets (IdO). En s’appuyant sur la position dominante de l’Europe sur le marché de l’électronique, des microsystèmes et des systèmes embarqués, l’avenir des CPS constitue un élément crucial dans le cadre des efforts pour donner naissance à une économie durable. Il est tout aussi important de s’assurer que ces dispositifs répondent aux exigences en matière de consommation énergétique quasi nulle. Travaillant dans cette direction, le projet oCPS, financé par l’UE, a développé un programme de formation pluridisciplinaire intégrant l’informatique, l’électricité, la mécanique et l’ingénierie de la régulation et des logiciels.

Réduire la consommation d’énergie

«L’un des défis du projet consiste à rendre les CPS plus performants sur le plan énergétique», souligne Dip Goswami, chercheur du projet oCPS. «Comme défini dans les priorités du Pacte vert de la Commission européenne, il est d’une importance capitale d’avoir une Europe neutre en énergie à l’horizon 2050, afin de réduire les effets du changement climatique sur la nature, les citoyens et les entreprises. En développant des techniques visant à améliorer l’efficacité énergétique des systèmes, oCPS a apporté sa pierre à cet édifice. En outre, les ordinateurs embarqués doivent être sûrs et abordables pour être adoptés largement par la société.» Par exemple, l’efficacité énergétique d’un téléphone mobile dépend de sa batterie et des applications qu’il utilise, ainsi que de son architecture informatique embarquée. Le projet oCPS a développé des méthodes de conception pilotées par des modèles afin de gérer les multiples couches. «Un appareil photo pour téléphone mobile, par exemple, ne nécessite pas nécessairement des images de haute résolution pour la plupart des applications courantes telles que la reconnaissance faciale», explique Dip Goswami. «Une image approximative peut suffire, permettant des économies de plus de 80 % sur la consommation d’énergie.» Le projet a développé des chaînes d’outils personnalisables composées de solutions pratiques pour différentes couches, telles que le matériel, le logiciel et la physique. Par exemple, une solution pour convoi de camions peut être testée au sein d’un environnement d’outils intégré, capable de modéliser le comportement de circulation, la communication entre véhicules et les algorithmes de contrôle de manière précise. En intégrant les méthodes de conception ainsi développées à six chaînes d’outils personnalisables ciblant différents domaines (comme les véhicules autonomes, la conduite en peloton, l’imagerie, les systèmes multi-agents et la santé), le projet a montré des améliorations en matière d’efficacité énergétique, de coût et de sécurité. «Nous avons par exemple fait la démonstration d’une amélioration de 80 % de l’efficacité énergétique pour les applications reposant sur la vision intégrées aux voiture», commente Dip Goswami. «De la même manière, notre solution de conduite en convoi affiche des économies de carburant de l’ordre de 7 %, un chiffre significatif étant donné le nombre de camions circulant sur nos routes.»

Un travail transdisciplinaire

Selon Dip Goswami, bien que le travail transdisciplinaire se soit révélé complexe, les efforts ont mené à des résultats intéressants. Le projet, entrepris avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, est également parvenu à mettre en place des collaborations entre experts et chercheurs dans plusieurs domaines spécialisés, à travers différents cas d’utilisation industrielle ayant donné lieu à plusieurs détachements, ainsi qu’à des réunions à l’échelle du réseau et à des sessions de discussions régulières. Cela a permis la création de méthodes pluridisciplinaires et de chaînes d’outils personnalisables. «Nous envisageons que les différentes méthodes développées soient intégrées plus avant dans les trajectoires de conception industrielle», indique Dip Goswami. «Cela nécessite naturellement de faire progresser d’un cran le niveau de maturité du projet. En outre, les méthodes impliquent un changement de paradigme qui doit être incorporé à nos trajectoires éducatives, à nos cours ainsi qu’aux projets étudiants.»

Mots‑clés

oCPS, chaînes d’outils, ordinateurs, systèmes cyber-physiques, CPS, ordinateurs incorporés, efficacité énergétique, Pacte vert

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