Politique scientifique du laboratoire
Le CEMIF - Centre d'Etude de Mécanique d'Ile de France -, laboratoire mixte CEA-Université d'Evry, créé au début des année 1992 par une convention entre les deux organismes a pour objectif de développer des synergies entre chercheurs d'horizons différents autour d'un certain nombre de thèmes concernant la modélisation en mécanique et l'analyse des systèmes complexes. Le conseil scientifique du CEMIF, dans sa réunion de Novembre 1998, a jugé que la cohérence du laboratoire n'était pas suffisante et a suggéré une restructuration de nos activités en deux laboratoires indépendants, l'un en mécanique-énergétique, l'autre autour de la modélisation et du contrôle des systèmes complexes.
La structure CEMIF reste en tant que fédération de deux laboratoires : CEMIF-Mécanique, CEMIF-Systèmes Complexes.
C'est le rapport d'activité de ce dernier qui est présenté ici. Dans la suite du texte il est appelé indifféremment CEMIF-Systèmes Complexes, CEMIF-SC, Laboratoire Systèmes Complexes.
Les thématiques de recherche
Les activités du Laboratoire Systèmes Complexes sont centrées essentiellement sur la problématique de la Machine Intelligente. Il s'agit de réaliser des machines ou systèmes physiques qui sont en mesure de percevoir et d'agir dans un environnement variable (connu ou inconnu), capables de raisonner de façon rationnelle sur une diversité de tâches ou de données et sur les moyens nécessaires pour les accomplir de façon autonome ou en coopération avec un opérateur humain. Cet objectif nécessite une démarche scientifique et technique menant en parallèle et étroitement les développements de la théorie et de l'expérimentation. Ainsi les chercheurs du laboratoire investissent leurs efforts dans l'approfondissement des principaux thèmes de la machine intelligente au niveau des concepts et méthodes, et de la mise en oeuvre des résultats théoriques sur des processus réels.
Nos activités s'articulent autour de trois thèmes eux mêmes organisés en sous thèmes, concernant l'acquisition des données, leur traitement, le raisonnement, la modélisation et le contrôle des systèmes :
Thème I. Traitement des données et modélisation
I.1. Modélisation par apprentissage
Thème II. Réalité virtuelle et Vision artificielle
Thème III. Modélisation et Contrôle des machines complexes
Dans le thème I la modélisation par apprentissage fait appel aux différentes techniques d'apprentissage (supervisé, non supervisé, par renforcement). Elle repose sur les concepts de réseaux neuromimétiques et donne une place importante à la caractérisation des données et à leur prétraitement par des méthodes de regroupement et de projection non linéaire. Le traitement des données imprécises et incertaines s'est développé à l'origine autour de la logique floue avec les SIF (Systèmes d'Inférence Floue). Nous nous sommes particulièrement intéressés à l'optimisation de ces systèmes et à l'extraction automatique de règles de décision. Le problème de la fusion de données nous a amené à développer différentes méthodes utilisant les autres théories de l'incertain (probabilités, possibilités, évidence). Dans le sous thème I.3 on développe le diagnostic à base de modèle structurel et comportemental d'un système. C'est une approche basée sur les techniques de l'Intelligence Artificielle utilisées également dans la modélisation et capitalisation des savoirs et savoir-faire dans les processus industriels.
Outre sa dynamique propre, le thème I a un rôle fédérateur au sein du Laboratoire Systèmes Complexes car y sont développées des compétences solides qui sont utilisées dans les deux autres thèmes.
En ce qui concerne le thème II, l'équipe a été la première en France à développer des études sur le concept de Réalité Augmentée pour le contrôle des robots téléopérés (thèse de Malik Mallem : Aide à la perception en Téléopération. Superposition à une image caméra d'une image synthétique animée en temps réel à partir d'informations
capteurs, 24 Avril 1990). Ce axe de recherche s'est poursuivi avec le développement du système MCIT (Module de Contrôle et d'Interface en Téléopération). Nous sommes le laboratoire français le plus avancé dans la mise en 'uvre du concept de Réalité Augmentée avec des images " live " pour la téléopération.
La base de la Réalité augmentée est la superposition de l'environnement réel et de l'environnement reconstitué (virtuel). C'est une des techniques de la Réalité Virtuelle (RV).
Le développement de cette thématique devient un axe prioritaire de notre laboratoire - cf axes prioritaires de développement - . C'est pourquoi, bien que l'activité RV proprement dite soit débutante, nous avons choisi de la faire apparaître dans le titre de ce thème.
Les concepts de la Réalité Virtuelle appliqués au contrôle des machines conduisent à l'étude et au développement d'Interfaces Homme-Machine avancées dans des systèmes mettant en jeu une Coopération Homme Machine. En plus de l'application à la Téléopération (système MCIT) nous avons une action dans le domaine de l'assistance aux personnes handicapées. Ce projet est développé avec le soutien de l'AFM (Association Française contre la Myopathie ) sous notre impulsion et a permis la naissance d'un groupe pluridisciplinaire pour l'assistance aux personnes handicapées (IFRATH) regroupant actuellement 10 laboratoires ou entreprises avec des compétences complémentaires : robotique, biomécanique, neurosciences, ergonomie - cf annexe 4-.
La mise en 'uvre d'un système de RV (ou Réalité augmentée) nécessite la modélisation de l'environnement du robot. Cette modélisation réalisée par des capteurs télémétriques, par des caméras a suscité dans notre laboratoire la naissance et le développement d'activités en Vision artificielle l'une orientée capteurs - Capteurs intelligents -, l'autre orientée traitement des données issues de ces capteurs - Vision 2D/3D -. L'objectif étant d'étudier de nouveaux capteurs, des méthodes de calibration de systèmes multicapteurs, des méthodes de segmentation robustes, opérationnels dans des environnements difficiles avec images fortement dégradées, et devant conduire à la modélisation d'environnements " tels que construits ".
Le Thème III est largement trans-disciplinaire. Les études qui y sont menées concernent des systèmes dans leur globalité, elles sont à la fois complémentaires et transversales par rapport à celles menées dans les thèmes I et II, dont elles exploitent les acquis. Ainsi les chercheurs du laboratoire apparaissent-ils le plus souvent dans deux thèmes.
Dans ce thème deux axes principaux se dégagent Le Contrôle de véhicules ou robots mobiles, incluant la Coopération de robots et la Mécatronique. Le contrôle des véhicules s'est développé dans le laboratoire d'abord autour de la robotique mobile. Maintenant ce thème s'ouvre au contrôle de véhicules routiers, automobiles ou camions, avec des collaborations avec l'INRETS et RVI. Les fonctions étudiées sont la localisation, la reconnaissance et la reconstruction d'environnement, la planification et le contrôle des déplacements.
La coopération de robots se développe dans le laboratoire en collaboration avec le LAMI (laboratoire d'informatique de l'université d'Evry), comme une suite naturelle des travaux que nous avons menés en commun avec le LESIR de l'ENS Cachan.
La mécatronique associe dans une même démarche de conception la mécanique et l'automatique. Les études menées portent sur la modélisation des structures articulées déformables, l'identification des paramètres mécaniques (inertiels, frottements), et le contrôle de ces mêmes structures à partir d'un état totalement ou partiellement observé.