Recherches exploratoires 2021

10 projets de recherche exploratoire ont été menés en 2021 :

Projet	Descriptif
Allocation conjointe des ressources radio et de calcul dans le C-RAN Francesca Bassi Laboratoire partenaire : Laboratoire des Signaux et Systèmes (L2S) – Université Paris-Saclay	Dans une architecture de réseau mobile traditionnelle, l’unique ressource partagée est le spectre radio attribué aux utilisateurs par chaque station de base. Dans une architecture C-RAN (Cloud Radio Access Network), les ressources de calcul dans le cloud sont également partagées. Les politiques utilisées pour allouer ces ressources partagées ont un impact sur l’efficacité du système, mesurée comme le volume de données que le système est capable de transporter sur la liaison radio. L’approche plus simple consiste à concevoir des politiques d’allocation des ressources de calcul découplées de la politique utilisée pour allouer les ressources radio. Étant donné que l’allocation des ressources radio a un impact direct sur la demande de ressources de calcul, l’objectif de l’étude était d’explorer l’interactions des deux politiques d’allocation, afin de proposer d’approches d’allocation conjointes . Au cours du projet, un simulateur au niveau du système pour réseau mobile (pertinent pour les réseaux 4G et 5G) a été développé. Le simulateur est utilisé pour tester les performances des algorithmes implémentés dans la pile de communication, comme les algorithmes d’allocation conjointe des ressources radio et de calcul.
Vérification de cohérence de modèles comportementaux hétérogènes en ingénierie système et sûreté de fonctionnement Stephen Creff, Michel Batteux Laboratoire partenaire : Université de Trondheim – Norvège, Laboratoire des Méthodes Formelles – CentraleSupélec	L’ingénierie système et la sûreté de fonctionnement sont deux domaines d’ingénierie qui concourent à la réalisation du système, en présentant deux préoccupations à un même niveau d’abstraction, et donc avec différents modèles (et formalismes sous-jacents). Le projet exploratoire concerne la mise en cohérence entre des modèles comportementaux de l’ingénierie système et de la sûreté de fonctionnement, en se restreignant aux comportements de type « événements discrets ».En préambule à toute mise en cohérence dans un cadre théorique, il est nécessaire de définir formellement les sémantiques des modèles. Les travaux menés lors du projet exploratoire rappellent que l’expression du comportement en ingénierie système présente actuellement des lacunes. Un état de l’art des langages employés en ingénierie système a été réalisé, mettant en évidence le manque de précision dans l’expression des sémantiques. Le domaine de la sûreté de fonctionnement étant moins diversifié et mieux formalisé, la question ne se pose pas. En considérant les domaines sémantiques établis et complets (donc sous hypothèses côté ingénierie système), deux éléments sont à étudier pour parvenir à une vérification de la mise en cohérence des modèles : 1) la caractérisation du recouvrement entre les modélisations ingénierie système et sûreté de fonctionnement sur les aspects comportementaux fonctionnels et dysfonctionnels. Cette étude est empirique et repose sur une observation des pratiques (incluant la littérature), ainsi que sur l’expérience des participants au projet ; 2) la démonstration de la faisabilité des transformations des domaines initiaux ingénierie système et sûreté de fonctionnement dans un cadre permettant une comparaison. La piste explorée étant celle de la bisimulation, la faisabilité des transformations « State Machine(SM) » en « Labeled Transition System (LTS) » et « Guarded Transition System (GTS)» en LTS est observée. Sous hypothèses, le projet conclut à une faisabilité théorique de la vérification, mais souligne la non-viabilité pratique de l’approche.
Algorithmes « Any-Time » pour l’orchestration des ressources réseaux dans le Edge Makhlouf Hadji, Théo Chelim, Fantin Ezratti Laboratoires partenaires : CentraleSupélec, Université de l’IoWA, University of Technology – Netherlands	Le sujet scientifique de cette recherche exploratoire s’est focalisé sur la résolution de problèmes « difficiles » au sens de la complexité algorithmique. Une étude sur le placement et le routage de chaines de fonctions virtuellTes représentant des fonctionnalités dans un réseau programmable a été adressée. La résolution efficace de problèmes difficiles nécessite souvent des temps de convergence longs, et dans certains scénarios, les besoins avec des temps de réponse en mili-secondes sont d’une grande exigence. Ainsi, l’orchestrateur du système étudié ne peut plus se permettre de « perdre le contrôle » sur ce temps de convergence de ces algorithmes, avant d’arriver à la solution au problème posé. Cette recherche exploratoire a donc œuvré à inverser le paradigme, et à reprendre le contrôle sur la convergence de ces algorithmes. Ce reversement de paradigme ayant un coût sur la qualité de la solution finale retenue.
Vers des cryptosystèmes post-quantiques pratiques, sécurisés et préservant la confidentialité Kalpana Singh, Tomas Senovilla Laboratoires partenaires : Télécom Paris, Université de Neuchâtel, IRMAR Lab, Rennes 1, Pondicherry University, ENAC, University of London	Les résultats techniques de la recherche exploratoire ont été explorés sur les schémas de cryptographie post-quantique, basés à la fois sur l’isogénie et sur le code. Dans la démarche post-quantique basée sur l’isogénie, deux nouveaux schémas de signature ont été introduits : les schémas SQIRSign (Short Quaternion and Isogeny-based Ring Signature) et SQILRSign (Short Quaternion and Isogeny-based Linkable Ring Signature), pour atteindre le niveau de sécurité postquantique NIST-1. Dans la démarche post-quantique basée sur le code, les autres types de codes ont été exploités. Une nouvelle technique, connue sous le nom de Dynamic Code Transformation (DCT), a été établie pour exploiter la relation entre les codes et l’utiliser pour réaliser le DCT-CBC qui devrait être capable de gérer les attaques quantiques bien mieux que les solutions existantes.
Instanciation des architectures de référence Andreas Hein, Kahina Amokrane-Ferka, Rida Messaoudi, Afef Awadid Laboratoire partenaire : CentraleSupélec, Open University, Clemson University, MIT, Skolkovo Institute, Carnegie Mellon University	Les architectures de référence sont un moyen puissant pour développer des architectures systèmes en réutilisant la connaissance (standardisée) d’un domaine. Les architectures de référence sont particulièrement intéressantes pour la conception des lignes de produits. La précondition pour l’exploitation des architectures de référence est leur instanciation dans des projets concrets. Néanmoins, les retours d’expérience de l’IRT SystemX et des industriels indiquent que l’instanciation d’une architecture de référence reste « artisanale » et ad-hoc. Le projet exploratoire a permis la conception initiale d’une démarche générique de l’instanciation d’une architecture de référence, applicable sur des architectures de références variées mais ciblé au domaine de l’ingénierie système et système de systèmes pour instancier les architectures de référence d’une manière systématique.
Étalonnage automatique pour les simulations multi-agents de transport à grande échelle Sebastian Hörl, Tomi Cottrelle Laboratoires partenaires : ETH Zurich, Université de Linköping, MATSim à Paris (LVMT, GRETTIA, IFPen)	Les modèles de transport multi-agents à grande échelle représentent un outil indispensable pour la recherche et la planification de nouveaux services et de politiques de mobilité. Pourtant, les études basées sur ces outils sont rarement reproductibles. Un élément important vers des simulations entièrement reproductibles est la calibration automatique des paramètres des modèles comportementaux et infrastructurels. Le projet contribue à la standardisation du processus de calibration en décrivant un cadre cohérent pour l’évaluation comparative des objectifs de calibration et des algorithmes d’optimisation. En outre, le projet a fait progresser l’état de l’art dans le domaine en explorant l’intégration d’une méthode d’accélération d’optimisation pour les simulateurs itératifs avec des algorithmes de recherche évolutionnaires. L’approche est démontrée pour un cas d’usage pour Paris, qui sera présenté à la conférence hEART 2022. Elle est également utilisé pour la préparation de simulations de base dans plusieurs projets en cours à l’IRT sur les services de transport à la demande et pour la logistique urbaine (LEAD).
Construction d’un espace de fusion de données pour le véhicule autonome Sarah Lannes, Abderrahman Ait Said, Raphael Braud, Vanessa Palmier, Bastien Dussard Laboratoire partenaire : LEPSIS – Université Gustave Eiffel	L’objectif de cette recherche exploratoire était de contribuer à l’amélioration de la compréhension de l’environnement par le véhicule autonome, en créant un espace de fusion contenant les données des différents capteurs. L’équipe a réalisé un état de l’art sur la fusion de données dans différents espaces (2D, 2.5D, 3D). Un protocole expérimental permettant l’acquisition d’une base de données des trois capteurs a été mis en place dans un premier temps. L’institut s’est ensuite intéressé à la fusion des données 3D, en s’appuyant sur méthode de recalage des nuages à base d’ Iterative Closest Point, pour réaliser des implémentations. En conclusion de ses travaux, ce projet de recherche exploratoire rencontré peu d’approches associant à la fois lidar, radar et caméras, mais plus généralement des solutions les associant deux à deux. De plus, il pouvait s’agir de fusion véritable ou d’agrégation parfois. Cependant, des approches basées sur l’apprentissage profond pourraient être placées dans une troisième catégorie intermédiaire, la fusion étant réalisée de manière « cachée ». Ces méthodes consistent souvent à construire intelligemment des cartes basées sur chaque source de capteur qui sont ensuite injectées aveuglément dans un réseau qui les associe pour en extraire une information plus ou moins directe, une carte de profondeur, ou directement la position et la nature des objets détectés.
Raffinement de maillage adaptatif pour l’optimisation topologique Chiara Nardoni, David Danan, Amine Sekourane Laboratoire partenaire : Politecnico di Milano, Inria Bordeaux	L’optimisation topologique renvoie à la fois à une méthodologie retrouvée en conception optimale de structure et à une discipline largement utilisée dans les mondes industriels et académiques. Dans la mesure où l’optimisation de la forme d’une pièce mécanique, conformément à un cahier des charges, permettrait a minima une économie substantielle en matériaux lors des premières phases de développement, une mise en œuvre numérique performante d’une telle technique est souhaitable. Ici, la procédure d’obtention d’une forme optimale est itérative, chaque itération est coûteuse et une partie non négligeable de ce coût provient des simulations numériques effectuées sur des maillages 3D. Ce projet de recherche exploratoire a permis de mettre en œuvre des méthodes de raffinement de maillage adaptatif, afin de trouver un compromis adéquat entre précision et temps de calcul. Pour ce faire, l’équipe s’est basée sur des estimateurs d’erreurs a posteriori élaborés à partir d’un recouvrement du gradient de la solution d’une simulation, permettant ainsi de construire une métrique utilisée pour contrôler la taille et l’orientation des éléments du maillage.
Framework de test de sécurité pour des applications basées sur la Blockchain Toumi Khalifa, Chiraz Chaabane, Omar Gomez Laboratoires partenaires : Université Technologique de Troyes, University of Limerick (Ireland)	L’objectif de ce projet de recherche exploratoire était de concevoir un framework pour le test et l’évaluation de la sécurité des applications basées sur la blockchain. Celui-ci a permis de mettre en place un mécanisme détectant les défauts de sécurité et les vulnérabilités critiques, et d’identifier leurs causes. Le framework a également fourni un guide adapté pour accompagner les développeurs et développeuses blockchain dans la correction et la modification de leur code, afin d’améliorer le niveau de sécurité de leur application. La première phase du projet s’est focalisée sur la proposition d’une nouvelle taxonomie des différentes vulnérabilités et attaques pouvant survenir au niveau de la blockchain. La seconde phase s’est focalisée sur les outils et les services utiles pour permettre la conception et la réalisation du framework de test de sécurité des smart contracts.
Développement d’un modèle numérique efficace (temps de simulation) pour simuler le comportement mécanique non linéaire de structures lattices AhmadAli Tahmasebimoradi, Chetra Mang, Xavier Lorang	Cette recherche exploratoire s’est intéressée à la modélisation numérique des structures lattices. Quelques travaux intéressants concernant l’inclusion des défauts géométriques dans les modèles numériques des structures lattices et les travaux sur la modélisation numériquement rapide des structures lattices ont été analysés. Ces travaux sont généralement basés sur l’utilisation des éléments poutres/coques, sur les méthodes d’homogénéisation, et sur les approches d’apprentissage. Dans la deuxième partie de travail , la nouvelle version de LATANA (LAttice ANAlysis) a été présentée. Le code initial à été développé au cours du projet DSL. Dans cette nouvelle version, une chaîne numérique complète (création de la géométrie des structures lattices avec les défauts géométriques, maillage, résolution et post-traitement des résultats) pour l’analyse des structures lattices a été créée.