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Axes de recherche

Axe 1: Informatique Embarquée pour le Médical, le Handicap

          et la Robotique

 

Médecine embarquée

Il s'agit d'un de nos principaux domaines d'application. Les connaissances médicales de base : anatomie-physiologie, biochimie du métabolisme, endocrinologie, biomécanique, systèmes immunitaires sont acquis au cours des deux premières années d'études de médecine et sont supposées par la suite assimilées et connues. Il arrive fréquemment, que dans la médecine d'urgence, des décisions cruciales doivent être prises en fonctions de telles connaissances, qui 7 ou 9 ans plus tard dans les études, ont pu devenir incomplètes: nous voulons constituer des bases de données embarquées médicales, interrogeable tant par des diagnostiqueurs robotisés, que par des praticiens : chirurgiens, anesthésistes, urgentistes d'hôpital et de terrain.

 

Informatique des systèmes embarqués pour le handicap et la robotique
Ce thème concerne toutes les applications ou une autonomie des systèmes est nécessaire. Dans beaucoup de cas les systèmes embarqués comprennent de nombreuses unités matérielles indépendantes et à interconnexion sans fil. Des problèmes ardus se posent concernant l'autonomie énergétique des processeurs qu'on souhaite à durée de vie de l'ordre du mois. Les problèmes logiciels sont innombrables, et concernent la reconnaissance mutuelle, la récupération de pannes, les reconfigurations de réseaux de capteurs sans fils, la synchronisation des données. Pour tous ces problèmes, leur algorithmisation va introduire des questions de langages, et aujourd'hui les solutions par la virtualisation (c'est à dire les simulateurs embarqués d'architecture de processeurs et de systèmes).

 

 

Axe 2 : Acquisition, Interprétation et Visualisation des Données


Manipulations, analyses et compréhension de programmes

Nous sommes là au cœur de la très problématique dichotomie données-programmes. L'étude statique des programmes a donné lieu à de nombreuses études, toutefois les succès pratiques sont très limités (optimisation de program-flow, évaluation symbolique, détecteur de débordements numériques). En France se sont les travaux de Patrick Cousot et du regretté Gilles Kahn qui en sont les exemples les plus probants. L'étude dynamique des programmes, en revanche, en est à ses débuts. Le comportement de programmes en train de s'exécuter est interrogeable, visualisable, et les résultats de ces visualisations et acquisition de données donnent lieu à des structures algébriques et dont la modélisation sera indispensable pour la création et la modification temps réel de programmes embarqués sur réseaux de capteurs.

Interfaces – langage de dialogue
La robotique embarquée à échelle humaine est amenée à dialoguer souvent avec des partenaires utilisateurs humains. Il est aujourd’hui peu probable d’espérer des interactions normales en français : la raison profonde est liée au lexique.
La signification d’un mot dépend souvent du contexte, mais le problème du mot juste se pose aussi bien entre personnes (motif vs non-motif) qu’en interaction avec des robots. Nous soupçonnons qu’une partie importante du problème du mot juste est dépendante de la catégorisation des éléments de lexiques.
Nous souhaitons mettre en place des dispositifs d’auto-catégorisation des mots d’une langue à échelle réaliste (des vocabulaires de l’ordre de centaines de milliers d’unité, plus variantes) pour le français, l’arabe maghrébin, et l’arabe du Golfe (la référence des chaînes internationales). Les travaux de Maurice Gross sur les verbes du français ont monté sans discussion sur environ 8000 verbes que chacun de ces verbes constitue une catégorie à part, à partir d’exemples d’utilisation en catégorisation syntaxique classique. Ceci est en rupture totale avec les courants chomskyens qui mettent des catégories a priori, d’ailleurs très ingénieuse, au cœur de l’analyse. Nos propositions d’auto-catégorisation des lexiques ouvrent la voie à une fidélité absolue avec les données, et ce qu’on soupçonne de langues à « catégories variables » (aborigène du Queensland australien, navajo et hopi, et anglo-pidging).
Cette approche se prêtera également très bien à la structure des lexiques et langues artificielles à développement incrémental.
 

Synthèse d'images, modélisation, rendu temps réel et Jeux Vidéo

Quelles que soient les données provenant de capteurs, de logiciels en exécution, de saisie de symptôme, d’éléments de dialogues, les interfaces homme/machine doivent aujourd’hui passer par le stade de la visualisation. Les rendus utilisés pour visualiser ces données ainsi que les périphériques de visualisation (machines embarquées notamment) sont des problèmes ouverts que nous souhaitons traiter.

Ces dernières années de recherche nous ont appris :

1) que l’hyperréalisme des images de synthèse est contre productif et anti-réaliste. La vision humaine est un processus de construction effectué par le spectateur, et le problème du binding n’est pas abordable si on ne tient pas compte des projections morphologiques et lumineuses du spectateur humain. En prenant l’exemple d’Ecoles de Peintres tels que le fauvisme ou l’impressionnisme on constate que des scènes non photoréalistes sont assimilables et compréhensibles beaucoup plus complètement si elles commencent à ressembler à des Sisley ou des Matisse. Parallèlement nous avons constaté que le mélange de rendus dans une même scène peut aider à sa compréhension.

 
2) Que la virtualisation amène à construire des univers en simulation où le spectateur n’a plus affaire à des transpositions du réel, mais à des univers visuels à morphologies artificielles sur lesquels devront se projeter l’intuition et qui guideront des prises de décision urgentes. Nous proposons donc de construire des générateurs de données en principes abstraites : pression osmotique, suivis de coagulation, configuration de bases de données partagées à rythmes rapides de remise à jour.  

Les applications 1 et 2 sont non-photoréalistes car elles tentent de véhiculer un rendu expressif utilisé pour la visualisation d'informations contenues dans une image ou dans une scène; temps réel : l'implémentation de ces techniques doit tenir compte de l'architecture du périphérique de visualisation utilisé (programmation de cartes graphiques, PDA, téléphone portable). Elles nous amènent à des réflexions sur la modélisation-même de scènes et nos développements trouvent (et trouveront) des débouchés dans l'industrie du jeu vidéo notamment.