Départements de recherche

OMNI


Équipe OMNI

Responsable

Eugen DEDU

Contexte

Les microsystèmes électromécaniques (MEMS) ont atteint une maturité suffisante pour être maintenant produits en grande série et pour être intégrés dans des produits de consommation courante. Les gyroscopes et accéléromètres sont désormais inclus dans les systèmes ABS des voitures, comme dans les derniers téléphones portables et les matrices de micro-miroirs (DMD) se retrouvent maintenant dans la plupart des vidéoprojecteurs. Ces MEMS peuvent être utilisés seuls, comme c'est le cas des accéléromètres, ou ils peuvent être groupés et effectuer un travail commun afin d'atteindre un objectif global comme c'est le cas des DMD. On parle alors de MEMS distribués.

Il est également possible d'ajouter des capacités de traitement de l'information directement en lien avec un MEMS. Celle-ci peut-être centralisée sur un PC ou un FPGA mais se pose alors le problème d'extensibilité. Une architecture distribuée résout ces problèmes d'extensibilité, on parle alors de MEMS intelligents distribués (DiMEMS).

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Objectifs et Thématiques scientifiques

Un système DiMEMS est un agrégat d’entités qui comprennent toutes un capteur et/ou un actionneur, une unité de calcul et des moyens de communication filaires ou hertziens. Les DiMEMS sont classés suivant leurs caractéristiques : type de MEMS (capteur, actionneur, capteur/actionneur) qui fixe le flux d’information, type de réseau (filaire ou hertzien) qui donne la fiabilité des transmissions, topologie du réseau (statique ou dynamique) et degré de synchronisation des actionneurs, s’il y en a (aucun, local ou global). La combinaison de ces caractéristiques va définir les différents types de systèmes DiMEMS auxquels il va falloir potentiellement différentes stratégies de gestion de l’information.

En effet, un système DiMEMS comprenant des capteurs, un réseau filaire et une topologie fixe n’aura pas les mêmes contraintes et les mêmes verrous scientifiques qu’un système DiMEMS composé de capteurs/actionneurs, communicant sur un réseau non-fiable et étant mobiles.

Toutefois, tous les systèmes DiMEMS ont des propriétés communes, différentes des autres systèmes informatiques :

1. La première propriété est la gestion de l'extensibilité. En effet, comme les MEMS sont fabriqués en série, il est possible pour un coût modique d'en utiliser un grand nombre. Tous les algorithmes développés doivent donc prendre en compte et anticiper ce passage à l'échelle qui se compte en million d’entités.

2. La seconde est la gestion de la densité de communication. Il faut imaginer que dans un volume d’un mètre cube il est possible d'avoir autant de liens et d'entités que sur l’internet publique. Il faut donc gérer cette densité de communication surtout dans le cas de communications hertziennes.

3. La troisième est le fait qu’il n'est pas encore possible de disposer d'une capacité de calcul équivalente entre le monde macro et le monde micro. Une unité de calcul d'un MEMS distribué intelligent est au plus de l'ordre du millimètre carré. Les calculs doivent donc être adaptés en conséquence.

4. Enfin, tous ces systèmes sont en interaction avec le monde extérieur par le biais de leurs capteurs et/ou actionneurs, ce qui pose des problèmes de temps-réel et de synchronisation.

L'équipe considère les systèmes DiMEMS comme un sous-domaine de l’informatique distribuée et plus particulièrement de l’Internet des Objets pour la partie interaction avec le monde réel.


Savoir-faire

Les outils scientifiques utilisés par l’équipe sont multiples. La simulation et l’émulation de systèmes DiMEMS y tiennent une large part car elles servent de support au développement d’algorithmes distribués spécifiques aux DiMEMS tels que la reconfiguration distribuée de robots modulaires. Le positionnement et la mobilité multi-échelles vise à fournir de nouvelles méthodes de positionnement allant de l’échelle métrique à l’échelle micrométrique.

Un savoir-faire unique a également été développé autour de la modélisation simulation et optimisation des réseaux sans-fils dans la bande de fréquence 1-10 THz qui permettent des communications sans-fil dans les DiMEMS mais également entre les différents cœurs de processeurs.