L’orientation scientifique de l’équipe reste inchangée. Nos domaines de compétence se situeront toujours à l’interface des réseaux, de l’informatique et des mathématiques appliquées incluant la modélisation, l’évaluation de performances, l’optimisation, les statistiques, le test, la vérification et la simulation. L’équipe souhaite encore apporter des contributions sur le plan méthodologique tout en se nourrissant de divers problèmes qui se posent principalement dans les réseaux de communication.
L’équipe cherchera à garder sa cohérence scientifique sur le plan thématique tout en maintenant le même niveau de production scientifique. Nous donnons dans la suite un aperçu des investigations que nous comptons conduire dans les prochaines années. Elles se répartissent selon les trois grands axes que nous avons présenté dans le bilan. Nous présentons également des activités/thématiques futures qui seront communes avec d’autres équipes du laboratoire et qui seront décrites aussi dans la section 8.8.
8.5.1 Optimisation
En plus des thématiques de recherche mentionnées dans le bilan, un nouvel axe est en cours de développement.
Il consiste en la proposition de méthodes d’optimisation pour le traitement de problèmes mixtes comportant des contraintes quadratiques. En effet, plusieurs problèmes pratiques se modélisent sous la forme de programmes qua-dratiques mixtes, d’où l’importance de cet axe de recherche.
Nous comptons également travailler sur des problèmes d’orientation de graphes qui semblent avoir un lien direct avec le problème de coupe maximum déjà étudié par l’équipe. Il s’agit ici de formuler le problème d’orientation sous la forme d’un programme linéaire à variables entières et de proposer différentes relaxations ainsi que des algorithmes d’approximation avec garanties de performance.
Nous souhaitons aussi nous attaquer au problème de flot concurrent maximal dans le cas de sources multiples.
En effet, nous espérons pouvoir généraliser notre algorithme combinatoire de complexité polynomiale traitant du cas mono-source, au cas plus général de multi-sources.
Nous poursuivrons nos travaux sur l’optimisation robuste qui a été l’une des branches les plus prolifiques du domaine de l’optimisation au cours de la dernière décennie. Nous souhaitons généraliser nos propres résultats, no-tamment l’approche multipolaire proposée dans le cadre du routage robuste, au cadre plus général de programmes linéaires incertains.
L’optimisation distribuée sera également une thématique développée par l’équipe. L’enjeu consiste à résoudre des problèmes d’optimisation sur plusieurs entités de calcul reliées par un réseau. Deux verrous importants feront en particulier l’objet de notre attention. D’une part l’optimisation distribuée sur les variétés Riemanniennes qui recouvrent des cas d’intérêt pratique encore peu défrichés dans le contexte distribué : la géométrie de l’information, les groupes de matrices, les espaces homogènes.
D’autre part, l’optimisation distribuée pour le problème de la recommandation – quel produit un commerçant en ligne doit-il proposer à tel ou tel visiteur ? – semble être une approche à privilégier. En effet, les données massives, telles que les enregistrements de produits visités ou achetés sur un site de commerce en ligne, sont souvent distribuées dans des grappes de machines. Chercher à utiliser les machines qui stockent ces données pour les analyser est une démarche naturelle. L’analyse de ces données massives "Big Data" dans le contexte du "machine learning" passe par la résolution de problèmes d’optimisation, donnant ainsi lieu à un exemple important de problème d’optimisation distribuée.
8.5.2 Evaluation de performances dans les réseaux
L’équipe continuera ses travaux sur l’analyse de performances des systèmes complexes, c’est à dire de grande taille ou dont le comportement est difficile à analyser à cause du nombre important d’événements.
En théorie des files d’attente, il existe des solutions mathématiques à des files d’attente du type M/M/1 ou M/M/C, mais quand les lois de service et d’arrivée sont plus générales, l’analyse est souvent plus compliquée.
Lorsque les lois d’arrivée et de service sont générales, l’utilisation de méthodes numériques du type QBD (Quasi Birth and Death Process) peut apporter des solutions, tout comme des méthodes approximatives. Dans le premier cas, lorsque les systèmes sont multiserveurs, les temps d’exécution des algorithmes peuvent être très longs à cause de la taille des matrices. Les méthodes approximatives peuvent donner des résultats rapidement mais le problème est que l’on ne peut pas toujours garantir la qualité des résultats, si l’on ne calcule pas l’erreur. Notre objectif est donc de développer les méthodes de bornes stochastiques pour des cas plus généraux de systèmes, tels que des systèmes semi-Markoviens ou non Markoviens. Par rapport aux bornes stochastiques, certains aspects seraient à développer comme le travail sur différents types d’ordres stochastiques. La plupart des travaux sont sur l’ordre fort, mais il existe des ordres plus faibles à partir desquels il faudrait développer des algorithmes de génération de systèmes bornants. Ainsi, l’avantage des méthodes de bornes stochastiques serait de simplifier la résolution du système par les méthodes numériques, grâce par exemple aux agrégations bornantes, ou d’une manière générale aussi par l’obtention d’un système qui a une solution évidente (du type à forme produit). Une autre voie est de travailler sur certaines méthodes de simulation utilisées pour l’analyse des systèmes de grande taille. Il s’agit de la simulation parfaite et de la simulation parallèle.
Dans le domaine des applications potentielles, le cloud computing est un exemple intéressant de complexité en taille mais aussi pour l’aspect variabilité de la demande et de la disponibilité des ressources. Une analyse transitoire du système est donc indispensable. Une telle analyse est très difficile par les méthodes actuelles.
Nous poursuivrons également la recherche sur les réseaux véhiculaires. Les systèmes d’aide à la gestion du trafic automobile nécessitent une infrastructure qui détecte l’état du trafic, implémente des mécanismes d’ordon-nancement de la signalisation et un système de communication spécifique. Ces problématiques se ramènent à de l’ordonnancement dans des graphes.
Dans le contexte des réseaux LTE (Long Term Evolution) transportant du trafic de données de manière parta-gée, nous nous intéressons au phénomène d’impatience et à son impact sur la performance du réseau, en vue d’une stabilité accrue notamment. Ceci pourrait être utilisé de manière préventive afin d’interrompre le flux de certains fichiers en cas de congestion par exemple.
Nous comptons également étudier la question du transport du trafic de télévision en direct. Nous nous intéres-serons aux systèmes hybrides, composés de réseaux LTE et DVB (Digital Video Broadcast). Nous étudierons les aspects liés au dimensionnement et à la qualité de service, notamment subjective, qui en résulte pour les usagers de tels systèmes, ainsi que les aspects économiques liés au partage de coûts et de revenus entre les opérateurs et les chaînes de télévision, en utilisant la méthode de Shapley.
8.5.3 Méthodes formelles pour le test et la vérification
Nous continuerons à travailler sur les mécanismes de monitorage en ligne pour tester en temps réel un ensemble de propriétés fonctionnelles. L’utilisation de méthodes distribuées permettra d’augmenter la pertinence du processus de test. La détection d’intrusions et d’attaques dans un réseau sera un bon exemple d’application de ces techniques.
Nous poursuivrons nos recherches dans le domaine de la sécurité et notamment sur l’interopérabilité de poli-tiques de sécurité. Nous avons comme objectif de fournir des langages formels génériques ainsi que de définir une sémantique formelle permettant d’établir des correspondances entre les entités de différentes organisations.
Nos travaux évolueront vers les suites de test TTCN3 en étudiant les extensions de cette notion pour les dédier aux aspects quantitatifs des protocoles. En effet, la majorité des études actuelles basées sur ce langage est utilisée pour tester les propriétés fonctionnelles des protocoles. Nous souhaiterions encourager la communauté test à s’in-téresser au test des propriétés non-fonctionnelles des protocoles.
Nous comptons également travailler sur la composition de services dans l’informatique du nuage (cloud). En effet, le cloud est par définition complexe et étendu ce qui rend difficile la garantie de la qualité de service demandée par l’utilisateur. Il est primordial de bien formaliser les services dans le cloud et de développer les outils nécessaires pour les vérifier.
Un autre problème que nous souhaitons traiter avec les outils de test et de vérification est la gestion du consente-ment dans les systèmes d’information médicaux. Nous aurons ainsi besoin d’une notation formelle pour l’expression des règles de consentement patient mais également pour décrire les politiques d’accès des organisations. Nous déve-lopperons ensuite des outils pour vérifier une politique de sécurité vis-à-vis des règles de consentement du patient, des politiques d’accès des organisations et des lois du pays. Enfin, il faudra définir un processus formel prouvé traduisant une politique de sécurité en un filtre (programme) exécutable.
L’équipe continuera ses recherches sur les méthodes de preuve des propriétés dynamiques élaborées. Nous envi-sageons d’étendre nos travaux pour inclure d’autres concepts comme la précédence pour exprimer par exemple que l’envoi d’une facture doit être toujours précédé d’une commande. On envisage également de prendre en compte des concepts plus élaborés comme les réponses en chaîne pour exprimer par exemple que l’annulation d’un voyage par un client doit être suivie par l’annulation de sa réservation d’hôtel, etc.
Nous comptons également coupler des méthodes semi-formelles SysML/UML et des méthodes formelles EventB/B pour le développement formel de systèmes complexes critiques dans le domaine des transports.
8.5.4 Nouvelles thématiques communes avec d’autres équipes du laboratoire
Une partie des futures activités de l’équipe s’intègrera dans le cadre plus général des activités transverses du laboratoire : les réseaux complexes et les questions d’énergie qui seront détaillés dans la section 8.8.
Nous rappelons ici les contributions attendues de notre équipe pouvant se rattacher à ces deux thématiques.
Réseaux complexes
Nous nous intéressons à la diffusion de contenus ainsi qu’à la compétition entre différents contenus pour une plus large diffusion sur un ensemble de réseaux sociaux qui sont typiquement liés entre eux. Nous utilisons pour cela des outils issus de la théorie de contrôle et de la théorie des jeux afin de caractériser les politiques optimales dans ce contexte.
Des travaux seront également menés sur la propagation de la confiance/réputation/recommandation dans un réseau. La propagation de ce type particulier d’opinions peut être utilisée dans une optique de sécurité (détection d’intrusions, détection de codes malveillants, etc.).
Dans un cadre légèrement différent, nous envisageons l’étude des techniques qui pourraient aider un camp à gagner une élection en dépensant un budget de communication équivalent dans un contexte où l’opinion d’un élec-teur est fonction de celles de ses voisins sociaux.
L’équipe compte aussi participer aux investigations portant sur la détection de communautés dans les réseaux sociaux, expliquer leurs formation et étudier leurs propriétés (taille, densité, structure, dynamique, etc.).
Enfin, comme indiqué précédemment, nous nous intéresserons encore à l’évaluation de performances dans les systèmes complexes (8.5.2).
Problèmes d’énergie
Une partie de l’équipe abordera la question de la réduction de la consommation d’énergie dans les réseaux d’accès intégrés : optique et mobile. L’intégration de l’optique et de réseaux sans fil combine les avantages d’offrir une grande capacité et une structure souple.
Alors que les mécanismes d’économie de l’énergie ont déjà été normalisés pour certaines technologies avancées d’accès sans fil comme le WiMAX, seules quelques techniques ont été proposées pour résoudre ces problèmes dans le cas des réseaux optiques. Parmi celles-ci, mettre l’ONU (Optical Network Unit) en mode veille est la technique la plus prometteuse. Cependant, des protocoles et des mécanismes intelligents sont encore nécessaires pour définir ces périodes de sommeil de l’ONU permettant de réaliser des économies d’énergie maximales sans compromettre les besoins des utilisateurs. Nous comptons proposer des algorithmes d’ordonnancement et de synchronisation de trafic montant et descendant pour réduire la consommation d’énergie.
Des membres de l’équipe mènent également des études sur la gestion des communications nécessaires pour contrôler l’énergie dans les grilles électriques (les smart grids). Une thèse vient de démarrer sur le sujet. Une approche basée sur les systèmes complexes est en cours de développement faisant ainsi le lien avec la thématique précédente.