Emmanuel Zenou
[emmanuel.zenou@isae-supaero.fr]
2015 - 2016
R´esum´e
Le d´epartement DISC est d´ecoup´e en trois axes de recherche :
— ROMA : Recherche Op´erationnelle et Math´ematiques Appliqu´ees (resp. : Denis Matignon)
— ResCom : R´eseaux-Communication (resp. : J´erˆome Lacan) — IpSC : Ing´enierie pour les Syst`emes Critiques (resp. : Pierre Siron) Pour contacter les personnes (sauf indication contraire) :
— ISAE : [prenom.nom@isae-supaero.fr] — ONERA : [prenom.nom@onera.fr]
Table des mati`
eres
1 Recherche Op´erationnelle et Math´ematiques Appliqu´ees 3 1.1 Etude de la stabilisabilit´´ e des ´equations de Navier-Stokes
incompres-sibles 2D . . . 3
1.2 High Frequency Trading et Krach Boursier . . . 3
1.3 Information et march´e et finance d’entreprise . . . 3
1.4 Asteroid Dynamic Estimation . . . 3
1.5 D´econvolution alg´ebrique . . . 4
1.6 D´etection d’exoplan`etes . . . 4
1.7 Mod`eles d’´epid´emies sur r´eseaux et strat´egies de vaccination . . . 4
1.8 Caract´erisation statistique de vecteurs singuliers . . . 4
1.9 Mod`eles d’optimisation pour la planification d’activit´es industrielles. 5 1.10 Mod`eles d’optimisation pour la planification de la production d’´electricit´e. 5 1.11 Applications en optimisation combinatoire et apprentissage automa-tique. . . 5
1.12 L’imp´edance dans tous ses ´etats : ´etude th´eorique et num´erique sur les ondes et les poutres . . . 6
1.13 Hardy spaces of holomorphic functions and applications . . . 6
1.14 L’optimisation des lignes d’assemblage d’avions . . . 6
1.15 D´eveloppement d’un module de simulation num´erique ”Volumes Fi-nis” du ballottement de liquide dans un r´eservoir en mouvement . . 7
1.16 Optimisation de syst`emes de particules pour l’estimation de proba-bilit´es d’´ev`enements rares . . . 7
1.17 G´en´eration de plans d’exp´eriences (DOE) g´erant les points de calcul ”infaisables” . . . 8
1.18 G´en´eration d’un plan d’exp´erience admissible vis-a-vis les contraintes. 8 1.19 Adaptation de CMA-ES pour g´erer les contraintes relaxables via une m´ethode de filtre. . . 8
1.20 Strat´egie d’optimisation adaptative par enrichissement. . . 9
1.21 Optimisation multi-disciplinaire pour la conception avant-projet d’un avion d’affaires supersonique (SSBJ) . . . 9
1.22 M´ethode rapide pour le calcul de la diffraction d’une onde . . . 9
1.23 Mod´elisation du contrˆole d’´ecoulements par plasma . . . 9
2 R´eseaux et Communications 10 2.1 D´eveloppement d’un Cloud Over The Top . . . 10 2.2 Impl´ementation d’un simulateur r´eseau . . . 10 2.3 D´eveloppement d’une file d’attente via l’API Traffic Control GNU/Linux 11 2.4 Impl´ementation / optimisation et mesures d’un protocole de
synchro-nisation d’horloges . . . 11 2.5 Consolidation d’un outil de certification des r´eseaux embarqu´es . . . 12 2.6 Collecte de donn´ees sur Android . . . 12 2.7 D´emonstration de DTN avec Android, Bluetooth et Wi-Fi . . . 12 2.8 Localisation relative en formation par une approche collaborative . . 13 2.9 Caract´erisation d’´equipements pour une localisation relative en
for-mation . . . 13 2.10 Porting of communication tools to drone systems . . . 13 2.11 Construction de matrices creuses pour des syst`emes de stockage de
donn´ees distribu´es efficaces . . . 14 2.12 Sp´ecification, conception et d´eveloppement d’applications Android
pour l’Hˆopital des Enfants . . . 14
3 Ing´enierie pour les Syst`emes Critiques 14 3.1 SPARK by Example . . . 14 3.2 Simulation hybride int´egrant un processeur temps r´eel pour les lois
de commande . . . 15 3.3 Conception et maquettage d’un outil de supervision pour la
simula-tion de syst`emes embarqu´e . . . 15 3.4 Analyse de diff´erents sc´enarios pour une simulation distribu´ee avec
des instances dynamiques . . . 16 3.5 Information diffusion in Space Collision Alarm Systems : case study
specification and visualisation . . . 16 3.6 Synthetic benchmarks for embedded processors . . . 16 3.7 Influence-Based Opinion Diffusion . . . 17
1
Recherche Op´
erationnelle et Math´
ematiques
Ap-pliqu´
ees
1.1
Etude de la stabilisabilit´
´
e des ´
equations de Navier-Stokes
incompressibles 2D
Ghislain Haine (ISAE)
Dans de nombreuses applications, on est souvent amen´e `a devoir contrˆoler ou sta-biliser l’´etat d’un syst`eme. En dimension finie, cela conduit `a une branche active de l’automatique. Lorsque l’on souhaite contrˆoler ou stabiliser un syst`eme physique r´egit par une ´equation aux d´eriv´ees partielles (EDP), cela conduit `a des syst`emes de dimension infinie. De nombreuses m´ethodes et r´esultats existent lorsque l’EDP est lin´eaire. Dans le cas non-lin´eaire, comme les ´equations de Navier-Stokes incom-pressibles (qui, grossi`erement, r´egissent le mouvement des liquides), les strat´egies mises en œuvre par les automaticiens en dimension finie ne sont plus directement transposables. Une ´etude pouss´ee du syst`eme lin´earis´e autour de l’´etat d’´equilibre vers lequel on souhaite stabiliser le syst`eme est alors une id´ee naturelle, qui conduit `
a de bons r´esultats. Le but de ce projet est de comprendre et restituer les r´esultats de l’article : Raymond, J. (2012). Feedback boundary stabilization of the two dimen-sional navier-stokes equations. SIAM Journal on Control and Optimization, 45(3), 790–828.
1.2
High Frequency Trading et Krach Boursier
Laurent Germain (ISAE), Herv´e Boco (TBS)
Les marches financiers ont ´evolu´e et une grande partie du trading est haute fr´equence. Ceci peut entraˆıner des mini-krachs boursiers. L’objet de ce projet est de proposer un mod`ele de ce trading et de ces krachs. Il faudra utiliser des mod`eles probabilistes et des mod`eles d’optimisation afin de tenir compte de ces aspects des math´ematiques financi`eres.
1.3
Information et march´
e et finance d’entreprise
Laurent Germain (ISAE), Cl´ement Lyon-Caen (TBS)
Les cours incorporent l’information sur les march´es `a des vitesses plus ou moins rapides. L’objet de ce projet est de mesurer les informations sur les march´es dans certains secteurs de l’´economie afin d’appr´ehender la notion d’efficience des march´es. Nous utiliserons des mod`eles statistiques et ´econom´etriques pointus.
1.4
Asteroid Dynamic Estimation
Emmanuel Zenou (ISAE), Youssef Diouane (ISAE)
La d´etermination de la dynamique d’un objet (axe de rotation, vitesse de rotation) et de la forme 3D de l’objet `a partir d’images monochromes est une probl´ematique actuelle dont les algorithmes restent `a d´efinir et ´etudier afin, `a terme, d’envisager d’embarquer ces algorithmes sur des sondes spatiales et pouvoir ainsi donner une autonomie `a la sonde pour atterrir sur l’ast´ero¨ıde observ´e.
1.5
D´
econvolution alg´
ebrique
Emmanuel Zenou (ISAE)
Dans le cadre du traitement du signal et de l’image, la d´ecovolution est une ´etape essentielle pour restaurer des images, notamment en astronomie. La convolution ´
etant la mod´elisation de diff´erents ph´enom`enes optiques le long d’une ligne de vis´ee (atmosph`ere, optique. . .), l’image lue sur le r´ecepteur (I) est issue de la convolu-tion de l’image originale (Ior) par un noyau (H) auquel s’ajoutes diff´erents bruits :
I = Ior∗H +b. L’objectif est donc de remonter `a l’image originale `a partir de l’image
convolu´ee et bruit´ee. Une approche originale consisterait `a appr´ehender le probl`eme sous forme alg´ebrique. Cette approche a ´et´e valid´ee en 1D, mais l’algorithme doit ˆ
etre d´etermin´ee pour les images en dimension 2.
1.6
D´
etection d’exoplan`
etes
Emmanuel Zenou (ISAE)
La d´etection d’exoplan`etes est maintenant `a la port´ee d’astronomes amateurs grace `
a des t´elescopes relativement accessibles et des syst`emes de mesures adapt´es. Une des m´ethodes couramment utilis´ees est la m´ethode des transit, qui consiste `a re-garder la (faible) variation d’intensit´e due au passage de la plan`ete devant l’´etoile. Une des particularit´es des exoplan`etes est que, contrairement `a notre syst`eme so-laire, l’excentricit´e des plan`etes est assez prononc´ee. L’objectif de ce projet est de d´eterminer cet excentricit´e `a partir des courbes d’intensit´e de lumi`ere.
1.7
Mod`
eles d’´
epid´
emies sur r´
eseaux et strat´
egies de
vacci-nation
Florian Simatos (ISAE), Bertrand Georgeot (CNRS, LPT)
Les r´eseaux complexes sont de plus en plus nombreux autour de nous. Ce concept et les outils d´evelopp´es autour de lui sont en particulier cruciaux pour ´etudier la propagation des ´epid´emies, qu’elles soient biologiques ou informatiques. Le projet s’attachera `a comprendre et impl´ementer des mod`eles de propagation d’´epid´emie sur diff´erents types de r´eseaux, en particulier des mod`eles r´ecents d’´epid´emies `a plu-sieurs ´etapes. Dans un second temps, on essaiera de proposer et tester des strat´egies de vaccination, en particulier en se fondant sur l’algorithme de PageRank pour hi´erarchiser les noeuds d’un r´eseau, qui a ´et´e `a la base de la fortune de Google. Le projet comportera des parties analytiques et num´eriques.
1.8
Caract´
erisation statistique de vecteurs singuliers
Florian Simatos (ISAE), Olivier Besson (ISAE)
On consid`ere le mod`ele de signal bruit´e suivant : Y = X + N o`u X, Y et N sont des matrices de taille d × T ayant l’interpr´etation suivante :
— X est le signal : la colonne i repr´esente l’observation faite au temps i, il y a dont T observations faites, chaque observation ´etant un vecteur de dimension d ;
— N est le bruit : il s’agit d’une matrice dont les entr´ees sont i.i.d. et suivent une loi normale ;
— Y est le signal mesur´e.
Lorsque n et/ou T est grand, il s’agit d’un probl`eme en grande dimension. Dans ce cas, les donn´ees vivent en pratique tr`es souvent dans un espace de petite dimension, ce qui se traduit techniquement par le fait que la matrice X est de rang faible.
L’information du signal est alors contenue dans les vecteurs singuliers associ´es aux plus grandes valeurs singuli`eres de X.
Puisque l’on n’observe que Y , la question est donc de savoir comment retrouver les vecteurs singuliers de X `a partir de ceux de Y . Un r´esultat th´eorique fondamen-tal assure que l’angle entre ces deux vecteurs converge vers une constante lorsque la dimension du probl`eme augmente : ainsi, le vrai vecteur singulier se situe asymp-totiquement dans un cˆone centr´e autour du vecteur singulier observ´e. Le but de ce projet est de comprendre le second ordre de ce comportement asymptotique : quelle est la distribution des vecteurs singuliers de Y autour de cette constante ?
Dans ce projet, l’´etudiant se familiarisera avec la th´eorie des matrices al´eatoires, qui est actuellement un des sujets de recherche les plus actifs en probabilit´es, mais aussi `a la th´eorie du signal et `a la th´eorie des tests statistiques.
1.9
Mod`
eles d’optimisation pour la planification d’activit´
es
industrielles.
Alain Ha¨ıt (ISAE), Pierre-Antoine Morin (Capgemini)
1.10
Mod`
eles d’optimisation pour la planification de la
pro-duction d’´
electricit´
e.
Alain Ha¨ıt (ISAE), Pierre-Antoine Morin (Capgemini), Emmanuel Ra-chelson (ISAE)
1.11
Applications en optimisation combinatoire et
appren-tissage automatique.
Emmanuel Rachelson (ISAE), Alain Ha¨ıt (ISAE).
De nombreux probl`emes `a fort enjeu industriel sont des probl`emes d’optimisation combinatoire r´ecurrents, c’est-`a-dire dont il faut r´esoudre plusieurs instances succes-sives qui sont des variantes d’un mˆeme probl`eme de base. Par exemple, l’affectation personnels/vols des compagnies a´eriennes pour un jour donn´e, la planification de la production d’´electricit´e, le r´e-ordonnancement de prises de vues satellitaires sont des probl`emes `a forte combinatoire, o`u le probl`eme du jour J et celui du jour J+1 peuvent ˆetre vus comme des variantes d’un mˆeme probl`eme initial, et o`u trouver une solution optimale est important en termes de coˆut final. Souvent, il est ´egalement crucial d’obtenir une solution rapidement `a ces probl`emes difficiles, menant ainsi `a un compromis coˆut / temps de calcul. Une approche d´evelopp´ee r´ecemment consiste `
a utiliser l’exp´erience de r´esolutions pass´ees pour guider la r´esolution du probl`eme pr´esent. Pour cela, un cadre th´eorique et des outils informatiques d’optimisation (lin´eaire en nombres entiers) et d’apprentissage automatique (fond´es sur l’Extreme Bayes Learning) ont ´et´e construits. L’objectif de ce projet 2A est d’utiliser ces outils afin d’´evaluer empiriquement la pertinence et l’efficacit´e de cette approche sur une grande vari´et´e de probl`emes, puis d’en tirer les enseignements afin de faire des pro-positions pour am´eliorer le couplage optimisation / apprentissage et les m´ethodes actuelles (et mettre en oeuvre ces propositions).
1.12
L’imp´
edance dans tous ses ´
etats : ´
etude th´
eorique et
num´
erique sur les ondes et les poutres
Denis Matignon (ISAE)
La notion d’imp´edance apparaˆıt partout en ing´enierie : le but de ce PIR est de mieux la comprendre tant sur le plan th´eorique que num´erique. L’´equation des ondes acous-tiques, scalaire et monodimensionnelle, est bien connue, et sa r´esolution est ais´ee lorsque les conditions aux limites sont de type Neumann ou Dirichlet, les modes de vibration ´etant de type sinus ou cosinus. Mais lorsqu’apparaˆıt une imp´edance Z constante non id´eale (en bout de corde ou de tube), les choses changent : la base Hilbertienne des modes propres se d´eforme en une base de Riesz, et un amortisse-ment apparaˆıt naturelleamortisse-ment, du fait de ce changeamortisse-ment des conditions `a la fronti`ere du domaine. Sur ce mod`ele ´el´ementaire, on m`enera tous les calculs en continu et en discret (m´ethode des diff´erences finies). Plusieurs g´en´eralisations seront ensuite abord´ees : ´etude de la poutre d’Euler-Bernoulli, scalaire et monodimensionnelle, mais o`u l’imp´edance devient une matrice 2 × 2 ; ´equation des ondes acoustiques avec une imp´edance terminale fonction de la fr´equence (on distinguera le cas passe-bas du cas passe-haut, avec un ou plusieurs pˆoles) ; ´etude de l’´equation des ondes scalaire en deux dimensions d’espace, sur une section carr´ee ou circulaire.
Dans chaque cas, on s’int´eressera aux propri´et´es du mod`ele continu et on mettra en oeuvre une m´ethode num´erique permettant d’illustrer l’effet de l’imp´edance : le projet sera orient´e math´ematiques appliqu´ees, mais sur une base minimale de phy-sique et d’automatique. Les notions de passivit´e et de dissipativit´e seront centrales, la notion d’adaptation d’imp´edance pourra aussi ˆetre abord´ee.
Notamment : Numerical Sound Synthesis : Finite Difference Schemes and Simu-lation in Musical Acoustics, S. Bilbao, Wiley, 2009 ; et aussi quelques articles de revues internationales, en acoustique, automatique ou math´ematiques appliqu´ees.
1.13
Hardy spaces of holomorphic functions and applications
Denis Matignon (ISAE)
Les espaces H2, H∞ sont des espaces de Hilbert ou de Banach de fonctions ho-lomorphes dans le disque unit´e complexe, ou dans le demi-plan droit. Ces espaces interviennent de fa¸con essentielle en automatique et traitement du signal, pour preuve, il existe une toolbox Matlab intitul´ee Hinfinity toolbox. L’objet de ce PIR est d’´etudier ces espaces fonctionnels en d´etails, de caract´eriser en particulier toutes les fractions rationnelles qui y appartiennent et, si le temps le permet, de d´etailler les principes d’approximation d’une fonction par une fraction rationnelle : cela permet concr`etement de r´eduire les solutions d’une EDP en ses composantes principales sous forme d’EDO d’ordre prescrit, de passer de la dimension infinie `a la dimen-sion finie. Notamment : An introduction to Hilbert spaces, Young, Cambridge Univ. Press, 1988. Aussi Linear Operator Theory in Engineering and Science, Naylor & Sell, Springer Verlag, 2000.
1.14
L’optimisation des lignes d’assemblage d’avions
Olga Batta¨ıa (ISAE), Alain Ha¨ıt (ISAE)
La mont´ee en cadence dans le secteur a´eronautique oriente cette industrie vers la production en s´erie. Peut-on alors emprunter les m´ethodes utilis´ees dans le sec-teur automobile pour optimiser les lignes d’assemblage d’avions ? Le projet consiste `
a faire un ´etat de l’art en analysant les diff´erences entre l’´equilibrage de lignes d’assemblage dans le domaine d’automobile o`u pl´ethore d’approches existent et
lignes d’assemblage d’avions pour lesquelles ce type d’approche est plutˆot rare. Le(s) r´ealisateur(s) du projet seront invit´e(s) `a un workshop international sur As-sembly Line Balancing Problem et pourront en discuter avec des sp´ecialistes des 2 domaines. Si un mod`ele d’optimisation et une approche de r´esolution peuvent ˆetre propos´es `a l’issue du projet, une ´etude de cas ainsi qu’une publication scientifique pourront ˆetre envisag´ees.
1.15
D´
eveloppement d’un module de simulation num´
erique
”Volumes Finis” du ballottement de liquide dans un
r´
eservoir en mouvement
Michel Sala¨un (ISAE), Flavio Ribeiro (ISAE)
Les ´equations de Saint-Venant permettent de mod´eliser la hauteur et la vitesse d’un fluide incompressible en mouvement (par exemple l’eau s’´ecoulant dans une canali-sation ou le mouvement de l’eau dans un r´eservoir). Pour r´esoudre num´eriquement ce type d’´equations, habituellement, on utilise un sch´ema ”Volumes Finis” (une introduction `a ce type de sch´ema est faite lors du cours d’Analyse Num´erique des Equations aux D´eriv´ees Partielles MA201).
Concernant plus pr´ecis´ement ce probl`eme, une ´etude d´etaill´ee th´eorique et num´erique a ´et´e faite en dimension 1 d’espace : on suppose que la vitesse et la hauteur du fluide sont invariantes sur une section du domaine o`u l’´ecoulement est ´etudi´e, ce qui se justifie bien si la longueur du domaine est tr`es grande devant sa section. L’objectif de ce PIR est d’´etendre le sch´ema `a le dimension 2 en espace, et de comparer les r´esultats obtenus avec ceux obtenus avec le code 1D. D’autre part, ce travail s’inscrit dans le cadre d’une th`ese actuellement en cours au DISC/DCAS sur le ballottement de liquide dans un r´eservoir en mouvement, pour lequel des ´etudes exp´erimentales ont ´et´e faites. L’id´ee serait donc ´egalement de comparer les r´esultats num´eriques obtenus avec les r´esultats exp´erimentaux.
Cf. http ://flavioluiz.github.io/port-hamiltonian/
1.16
Optimisation de syst`
emes de particules pour
l’estima-tion de probabilit´
es d’´
ev`
enements rares
Florian Simatos (ISAE), J´erˆome Monod (ONERA)
De nombreux probl`emes `a fort enjeu industriel sont des probl`emes d’optimisation combinatoire r´ecurrents, c’est-`a-dire dont il faut r´esoudre plusieurs instances succes-sives qui sont des variantes d’un mˆeme probl`eme de base. Par exemple, l’affectation personnels/vols des compagnies a´eriennes pour un jour donn´e, la planification de la production d’´electricit´e, le r´e-ordonnancement de prises de vues satellitaires sont des probl`emes `a forte combinatoire, o`u le probl`eme du jour J et celui du jour J+1 peuvent ˆetre vus comme des variantes d’un mˆeme probl`eme initial, et o`u trouver une solution optimale est important en termes de coˆut final. Souvent, il est ´egalement crucial d’obtenir une solution rapidement `a ces probl`emes difficiles, menant ainsi `a un compromis coˆut / temps de calcul. Une approche d´evelopp´ee r´ecemment consiste `
a utiliser l’exp´erience de r´esolutions pass´ees pour guider la r´esolution du probl`eme pr´esent. Pour cela, un cadre th´eorique et des outils informatiques d’optimisation (lin´eaire en nombres entiers) et d’apprentissage automatique (fond´es sur l’Extreme Bayes Learning) ont ´et´e construits. L’objectif de ce projet 2A est d’utiliser ces outils afin d’´evaluer empiriquement la pertinence et l’efficacit´e de cette approche sur une grande vari´et´e de probl`emes, puis d’en tirer les enseignements afin de faire des pro-positions pour am´eliorer le couplage optimisation / apprentissage et les m´ethodes
actuelles (et mettre en oeuvre ces propositions).
1.17
G´
en´
eration de plans d’exp´
eriences (DOE) g´
erant les
points de calcul ”infaisables”
Youssef Diouane (ISAE), Thierry Lefebvre (ONERA), Nathalie Bartoli (ONERA)
Lors de la construction d’un DOE ou lors de phases d’enrichissement de ce DOE (dans le cadre d’une optimisation), il peut arriver que le code (ou processus) de calcul appel´e renvoie une sortie non exploitable (”NaN”) ou ”plante” pendant l’ex´ecution. En effet, certains jeux de param`etres propos´es par le plan d’exp´eriences ne vont par ˆetre dans le domaine de calcul du code `a ´evaluer : ainsi mˆeme si les param`etres, pris ind´ependamment les uns des autres v´erifient les intervalles de varia-tion, l’ensemble ne fournit pas forc´ement un jeu de param`etres coh´erent pour le code de calcul. Le but est de minimiser le plus possible l’appel au code (ou processus) de calcul dans des zones dites ”infaisables” Deux types de strat´egies peuvent ˆetre envisag´es pour d´efinir au mieux les points du plan d’exp´erience Une strat´egie adap-tative qui s’appuie sur une classification des points (faisable/non faisable) par des techniques d’apprentissage supervis´e Une strat´egie d’ordre de lancement des calculs pour ´evaluer les points de calcul en d´efinissant des r´egions de confiance adaptatives Une fois le plan d’exp´erience initial construit, celui-ci est en g´en´eral enrichi lors de la phase d’optimisation et la probl´ematique reste identique pour s’assurer de la faisabilit´e des nouveaux points `a ´evaluer.
1.18
G´
en´
eration d’un plan d’exp´
erience admissible vis-a-vis
les contraintes.
Youssef Diouane (ISAE), Joseph Morlier (ISAE), Thierry Lefebvre (ONERA), Nathalie Bartoli (ONERA)
Le pr´esent projet a pour vocation de se focaliser sur des probl`emes d’optimisation num´erique avec contraintes. Il s’agit de donner des techniques fournissant un plan d’exp´eriences admissible vis-`a-vis des contraintes (c’est-`a-dire un ensemble de points admissibles). On traitera tout d’abord le cas des contraintes lin´eaires en utilisant des techniques bas´ees sur la g´en´eration d’ellipso¨ıde de volume maximal (d´elimit´e par le polygone des contraintes). Une deuxi`eme ´etape de ce projet consistera donc `
a trouver une g´en´eralisation pour traiter les contraintes non-lin´eaires.
1.19
Adaptation de CMA-ES pour g´
erer les contraintes
re-laxables via une m´
ethode de filtre.
Youssef Diouane (ISAE), Joseph Morlier (ISAE), Thierry Lefebvre (ONERA), Nathalie Bartoli (ONERA)
Le pr´esent projet a pour vocation de modifier une strat´egie d’´evolution, dite CMA-ES, afin de traiter des probl`emes d’optimisation sous contraintes relaxables (c’est-` a-dire des contraintes pouvant ˆetre relˆach´ees ou resserr´ees, et qui peuvent ˆetre viol´ees en cours de l’optimisation, pour autant qu’elles soient respect´ees `a la solution fi-nale). On voudrait g´erer ces contraintes avec une m´ethode de filtre. En effet, ce type de gestion des contraintes permet l’exploration de points non admissibles en cours de l’optimisation afin de raffiner la recherche d’optimum. La m´ethode repose sur un sous probl`eme bi-objectif, minimisant `a la fois la fonction objectif du probl`eme
principal ainsi qu’une fonction de mesure de violation des contraintes.
1.20
Strat´
egie d’optimisation adaptative par enrichissement.
Thierry Lefebvre (ONERA), Nathalie Bartoli (ONERA)
— bibliographie sur la m´ethode EGO (Efficient Global Optimization) — coder la strat´egie dans l’environnement Python OpenMDAO
— tester diff´erents optimiseurs (`a partir de librairies Python) — d´eterministes et stochastiques (PSO, CMAES,...)
— avec ou sans contraintes
— comparaison des cas test acad´emiques
1.21
Optimisation multi-disciplinaire pour la conception
avant-projet d’un avion d’affaires supersonique (SSBJ)
Thierry Lefebvre (ONERA), Nathalie Bartoli (ONERA)
1. bibliographie pour comprendre le vocabulaire et les diff´erentes variantes des formulations multi-disciplinaires.
2. La deuxi`eme ´etape consiste `a impl´ementer le cas test SSBJ au sein de la plate-forme openMDAO en d´ecrivant les diff´erents modules disciplinaires par des modules Python (`a partir de modules existants)
3. La troisi`eme ´etape concerne la mise en place des formulations MDO. 4. La derni`ere ´etape concerne l’exploitation des r´esultats avec la comparaison
des diff´erentes formulations MDO ´evalu´ees.
1.22
M´
ethode rapide pour le calcul de la diffraction d’une
onde
Marc Bakry (ONERA), S´ebastien Pernet (ONERA)
Il existe de nombreuses m´ethodes pour la r´esolution des probl`emes de diffraction d’onde. On s’int´eresse plus particuli`erement aux m´ethodes bas´ees sur les ´equations int´egrales. Dans leur forme ”na¨ıve”, elles offrent une plus grande pr´ecision au d´etriment d’un coˆut de calcul qui peut devenir prohibitif quand la taille du probl`eme augmente. En effet, les matrices ‘a inverser sont syst´ematiquement pleines ce qui rend leur stockage, comme leur manipulation compliqu´es. Heureusement, dans le cadre d’inversions avec des m´ethodes it´eratives, des algorithmes dits ”rapides” sont apparus. Le plus connu est probablement la Fast Multipole Method1. Elle pr´esente la meilleure efficacit´e mais est compliqu´ee a‘ mettre en œuvre. Au d´ebut de l’ann´ee 2015, F. Alouges et M. Aussal introduisent2 l’algorithme ”Sparse Cardinal Sine De-composition”. Quoique l´eg`erement moins efficace que la FMM, il semble ˆetre bien plus simple d’utilisation. On se propose donc de tenter de la mettre en place pour un cas typique de probl`eme de propagation d’onde.
1.23
Mod´
elisation du contrˆ
ole d’´
ecoulements par plasma
F. Rogier (ONERA), G. Dufour (ONERA)
Le contrˆole d’´ecoulements par plasma est une nouvelle approche pour l’am´elioration des performances des a´eronefs, leur stabilit´e et leur contrˆole. Il offre des avantages importants par rapport aux syst`emes m´ecaniques traditionnels (ailerons, aspiration
dans la couche limite,...) car ils peuvent ˆetre activ´es sur des ´echelles de temps tr`es courtes et agir directement sur des zones d’int´erˆet de l’´ecoulement sans interaction avec la structure de l’a´eronef. Une grande partie des d´eveloppements r´ealis´es jus-qu’`a aujourd’hui concerne le d´eveloppement d’actionneurs plasma peu ´energ´etiques, comme les D´echarges `a Barri`ere Di´electrique. La simulation num´erique des plasmas est particuli`erement coˆuteuse en termes de temps calcul en raison de la multiplicit´e des ´echelles `a int´egrer. Or, dans le cas des D´echarges `a Barri`ere Di´electrique, ces ph´enom`enes sont encore plus importants en raison de la fr´equence du dispositif qui peut ˆetre jusqu’`a 8 ordres de grandeur plus petite que les fr´equences caract´eristiques du plasma. Ces derni`eres ann´ees, une m´ethode nouvelle, dite m´ethode patch, a ´et´e propos´ee et appliqu´ee avec succ`es `a certains probl`emes comme l’´elasticit´e lin´eaire. Cette m´ethode permet de tenir compte de d´efauts de taille tr`es petite par rapport `
a la taille caract´eristique. On souhaite d´evelopper cette m´ethode dans le cas des actionneurs plasmas. Ce PIR a pour but d’appliquer cette m´ethode aux mod`eles plasmas. Le projet se d´eroulera en plusieurs ´etapes :
1. Lecture d’un article sur les m´ethodes patch
2. Construction et impl´ementation sur un probl`eme simple (convection-diffusion -r´eaction) de la m´ethode patch. Ce travail pourra ˆetre effectu´e en MatLab. 3. S’il reste du temps, d´efinition d’une m´ethodologie d’impl´ementation dans le
code COPAIER de l’ONERA.
Qualit´es demand´ees pour le PIR : int´erˆet pour les m´ethodes num´eriques et pour la programmation.
2
R´
eseaux et Communications
2.1
D´
eveloppement d’un Cloud Over The Top
Jonathan Detchart (ISAE) J´erome Lacan (ISAE)
D´eveloppement d’une brique logicielle portable permettant la communication (envoi et r´eception de fichiers) avec les syst`emes de stockage grand public type Cloud (Dropbox, Google Drive, Hubic, Box, syst`emes utilisant WebDav, ...). Cette brique logicielle devra ´egalement proposer un syst`eme de codage permettant :
1. de tol´erer des pannes ( non disponibilit´e d’un cloud) en garantissant l’acc`es aux donn´ees mˆeme si certains clouds sont indisponibles
2. de garantir le respect de la vie priv´ee en interdisant aux gestionnaires de chaque cloud d’acc´eder au contenu original des donn´ees stock´ees.
Le syst`eme sera cod´e en javascript afin d’ˆetre utilis´e sur un grand nombre de syst`emes (notamment Android, iOS, Firefox, Chrome).
— Une application Web devra permettre de tester le syst`eme de codage et l’envoi ou la r´eception des fichiers cod´es sur ces clouds.
— Une analyse des performances sera faite afin de valider les propri´et´es telles que la s´ecurit´e et la fiabilit´e de ce syst`eme.
Connaissances requises : r´eseau, Web : HTML, CSS, javascript
2.2
Impl´
ementation d’un simulateur r´
eseau
Emmanuel Lochin (ISAE)
Impl´ementation d’un simulateur de r´eseaux simple permettant de mettre en ´evidence la nature chaotique de TCP Cette ´etude vise `a impl´ementer un simulateur de r´eseaux simple reproduisant l’algorithme AIMD de TCP afin d’´etudier son comportement
lorsque ce dernier se trouve en comp´etition avec un, ou plusieurs autres flots TCP ´
evoluant au sein d’une simple file d’attente repr´esentant celle d’un routeur. De pr´ec´edents travaux ont montr´e que l’´evolution de la fenˆetre du protocole TCP pou-vait revˆetir une nature chaotique suite au changement d’une variable donn´ee du syst`eme comme la taille de la file d’attente ou le d´elai du r´eseau. Dans cette ´etude, nous chercherons `a ´etendre ces travaux (pr´esent´es `a la conf´erence Infocom 2000 par Benko Veres) en proposant un simulateur permettant de mieux d´eterminer les conditions d’apparition d’un r´egime chaotique. Ce simulateur sera coupl´e a un algo-rithme d’identification permettant de d´eterminer si nous sommes bien en pr´esence d’un tel r´egime.
Connaissances requises : r´eseaux, programmation syst`eme
2.3
D´
eveloppement d’une file d’attente via l’API Traffic Control
GNU/Linux
Emmanuel Lochin (ISAE)
L’objectif de ce stage est de participer au sein de l’´equipe de recherche r´eseaux de l’ISAE au d´eveloppement d’une AQM experimentale (Active Queue Manage-ment) dont un premier prototype a ´et´e mis en oeuvre. Cette nouvelle file d’attente porte le nom de FavourQueue. Elle vise `a am´eliorer le d´elai de transfert des flots courts de l’Internet, notamment au niveau du routeur/modem d’acc`es, qui repre-sente aujourd’hui le goulot d’´etranglement de la communication. Le principe de FavourQueue est simple : l’objectif est de d´epiler les paquets qui n’appartiennent pas `a un flot pr´ec´edemment mis en file d’attente. Une premi`ere ´etude faite par si-mulation a d´emontr´e que la latence diminuait de 30% compar´e `a une file FIFO. Le d´eveloppement s’effectuera via l’API Traffic Control de GNU/Linux (voir
http ://www.lartc.org/lartc.html). L’´etudiant sera accompagn´e dans la r´ealisation de son code. L’ISAE donnera tous les moyens `a ce dernier pour promouvoir son code en cas de succ`es. Plus d’info sur : http ://arxiv.org/abs/1103.2 Connaissances requises : programmation C
2.4
Impl´
ementation / optimisation et mesures d’un
proto-cole de synchronisation d’horloges
Fabrice Franc`es (ISAE)
En 2013 nous avons propos´e un algorithme de synchronisation d’horloges utilisant la s´erialisation des trames au sein d’un commutateur Ethernet (lorsque deux flux confluent vers le mˆeme port de sortie), ce qui permet d’imaginer une synchronisation de pr´ecision arbitraire entre machines reli´ees sur un mˆeme r´eseau local sans addi-tion de mat´eriel sp´ecifique. Toutefois la pr´ecision de cette synchronisation d´epend de fluctuations (gigues) au sein des machines, dues aux latences et r´eactivit´e des syst`emes d’exploitation mais aussi des architectures mat´erielles (caches m´emoire, bus PCI ou PCI-Express de la carte Ethernet, etc.). Il s’agit donc de raffiner des impl´ementations (en C) du protocole permettant d’atteindre une pr´ecision toujours plus importante, et de collecter des mesures qui permettront de comparer quanti-tativement ce protocole aux autres protocoles de synchronisation existants, tel que le Precision Time Protocol (IEEE 1588). En fonction du succ`es des r´esultats, une publication scientifique pourra ˆetre soumise.
2.5
Consolidation d’un outil de certification des r´
eseaux
em-barqu´
es
Alhem Mifdaoui (ISAE), Jonathan Detchart (ISAE)
Dans le contexte des r´eseaux embarqu´es critiques, la v´erification des contraintes tem-porelles et fonctionnelles au pire cas est une propri´et´e essentielle pour non seulement garantir le bon fonctionnement du syst`eme dans son environnement, mais aussi et surtout pour des contraintes de certification tr`es strictes notamment en avionique et spatial. L’outil WoPANets (Worst case Performance Analysis of Embedded Net-works) apporte dans sa version d´emonstrateur une premi`ere r´eponse `a ce d´efi de conception. Cet outil utilise des m´ethodes analytiques de mod´elisation et d’analyse de performance pire cas (Network Calculus), assorties d’approches d’optimisation. Ainsi, il construit un param´etrage r´eseau optimal r´epondant aux exigences syst`emes et ce, d`es les phases amont de conception. L’objectif de ce stage est de consolider cet outil via :
— La validation de la librairie math´ematique bas´ee sur du benchmarking — L’extension de l’interface Homme-Machine pour faciliter l’exploitation de
WoPANets
Connaissances requises : programmation JAVA
2.6
Collecte de donn´
ees sur Android
Tanguy P´erennou (ISAE), Gwilherm Baudic (ISAE)
On s’int´eresse aux applications mobiles d´evelopp´ees pour fonctionner sur des r´eseaux tol´erant les d´elais et les interruptions (DTN). Le cas d’utilisation envisag´e pour cette ´
etude est la diffusion de slides de cours pendant un amphi. Dans un premier temps, il faudra dimensionner cette diffusion (dispersion initiale, taille des donn´ees...). En-suite, il faudra d´evelopper une application Android pour effectuer cette diffusion, et collectant des donn´ees de performance. Ces donn´ees seraient ensuite envoy´ees sur un serveur distant pour analyse. L’objectif final est l’obtention de m´etriques (taux de d´elivrance, contacts, d´elais de r´eception) sur la diffusion, ainsi que la com-paraison ´eventuelle avec une diffusion “classique” (non DTN) via WiFi ou r´eseau mobile. Cette ´etude pourra `a terme ˆetre valoris´ee sous la forme d’une publication scientifique.
Connaissances requises : programmation JAVA, r´eseau
2.7
D´
emonstration de DTN avec Android, Bluetooth et
Wi-Fi
Tanguy P´erennou (ISAE), Gwilherm Baudic (ISAE)
On s’int´eresse aux applications mobiles d´evelopp´ees pour fonctionner sur des r´eseaux tol´erant les d´elais et les interruptions (DTN). Dans ce genre d’applications, un mo-bile (iOS, Android, etc.) peut ˆetre connect´e `a un ensemble de serveurs via Bluetooth, NFC, Wi-Fi ou la 4G pour le premier “bond”, puis via l’Internet. L’ISAE dispose d’une plate-forme d’´emulation de tels r´eseaux constitu´ee d’ordinateurs fixes inter-connect´es par des cˆables Ethernet. Le travail demand´e consiste `a connecter des mobiles Android `a cette plateforme via Bluetooth ou Wi-Fi, afin de pouvoir tester les applications clientes sur le terminal cible plutˆot que sur un ordinateur fixe. Connaissances requises : programmation JAVA, r´eseau
2.8
Localisation relative en formation par une approche
col-laborative
Tanguy P´erennou (ISAE), Gael Pages (ISAE)
Dans une flotte de drones, la pr´ecision de localisation relative peut s’av´erer cruciale pour ´eviter les collisions. Les d´epartements DEOS et DISC ont imagin´e une solution mˆelant GPS diff´erentiel, mesures inertielles et mesures de distance inter-drones dans une approche collaborative centr´ee sur la fusion de donn´ees. Cette approche permet de maintenir une erreur de localisation relative de l’ordre de quelques dizaines de centim`etres, mˆeme en cas de perte des signaux GPS... du moins dans un environ-nement simul´e ! L’objectif de l’´etude qui vous est propos´ee est de relˆacher plusieurs hypoth`eses li´ees `a la diffusion des informations collaboratives, et de d´eterminer si l’erreur de localisation relative reste sub-m´etrique. Il faudra pour cela mod´eliser de nouvelles contraintes temporelles `a la suite d’une ´etude bibliographique, puis impl´ementer ce mod`ele en Matlab et l’int´egrer `a l’environnement de simulation existant, et enfin mener la campagne de simulations.
Connaissances requises : Matlab
2.9
Caract´
erisation d’´
equipements pour une localisation
re-lative en formation
Jacques Lamaison (ISAE), Tanguy P´erennou (ISAE)
Dans une flotte de drones, la pr´ecision de localisation relative peut s’av´erer cruciale pour ´eviter les collisions. Les d´epartements DEOS et DISC ont imagin´e une solution mˆelant GPS diff´erentiel, mesures inertielles et mesures de distance inter-drones dans une approche collaborative centr´ee sur la fusion de donn´ees. Dans l’optique d’une publication dans une revue internationale, il faut caract´eriser les capteurs GPS, inertiels et de mesure de distances dans diverses situations op´erationnelles : terrain d´egag´e, `a couvert, conditions m´et´eorologiques, etc. Ce projet consiste `a concevoir la campagne de mesure `a effectuer, puis `a faire les mesures et enfin `a faire la synth`ese des r´esultats.
2.10
Porting of communication tools to drone systems
Jonathan Detchart (ISAE), J´erˆome Lacan (ISAE), Fran¸cois Defay (ISAE), Arnaud Degroote (ISAE)
Several communication tools were introduced at DISC/RESCOM team for efficient satellite and mobile applications. On the other side, several drones and robots were developed at DCAS. The objective of this project is to port the concepts and soft-wares to drone/robot systems. More precisely, most of the softsoft-wares, which are written in C, will be wrapped into the Orocos system (www.orocos.org/) already deployed on the drones/robots.
The considered communication tools are libraries providing network, coding, compression and cryptography tools. The generic porting of these functionalities to the fleet of drones and robots should have positive impacts on research activities of both teams DISC/RESCOM and DCAS.
2.11
Construction de matrices creuses pour des syst`
emes de
stockage de donn´
ees distribu´
es efficaces
J´erˆome Lacan (ISAE), Jonathan Detchart (ISAE)
La plupart des grands acteurs de l’Internet (Google, Facebook, Microsoft, ...) uti-lisent d´esormais des syst`emes de stockage de donn´ees distribu´es bas´es sur l’utilisa-tion de codes `a effacement. Le principe de ces codes consiste `a multiplier les donn´ees `
a stocker par une matrice non carr´ee. Cette op´eration g´en`ere des donn´ees redon-dantes qui sont ensuite distribu´ees sur les diff´erents serveurs de stockage. Dans l’autre sens, la r´ecup´eration des donn´ees initiales est r´ealis´ee en multipliant les donn´ees redondantes par l’inverse de sous-matrices de la matrice de codage.
Pour que ces op´erations de codage et d´ecodage soient les moins couteuses pos-sibles, la matrice de codage doit ˆetre la plus creuse possible tout en conservant au maximum ses propri´et´es d’inversibilit´e. En pratique, les matrices choisies sont d´efinies sur un corps fini et ont g´en´eralement des structures de Cauchy ou de Van-dermonde.
L’objectif de ce projet sera tout d’abord de faire un rapide ´etat de l’art des matrices utilis´ees. Dans un second temps, plusieurs constructions r´ecentes pourront ˆ
etre analys´ees et d´evelopp´ees. En fonction des aspirations des ´etudiants, les analyses et les contributions pourront ˆetre orient´ees vers des aspects th´eoriques ou vers des aspects informatiques (impl´ementations r´eelles).
2.12
Sp´
ecification, conception et d´
eveloppement
d’applica-tions Android pour l’Hˆ
opital des Enfants
Fabrice Frances (ISAE)
L’ann´ee derni`ere Nicklos Serguier et Victor Laborde ont d´evelopp´e une application de frise de journ´ee pour l’Hˆopital des Enfants. L’accueil enthousiaste qu’a re¸cu cette application fait que d’une part elle va ˆetre d´eploy´ee cette ann´ee dans l’Hˆopital, et d’autre part les p´edagogues de l’Hˆopital ont retrouv´e confiance en la capacit´e de l’ISAE `a d´evelopper des applications ´educatives pour les enfants malades. Nous souhaitons donc p´erenniser l’action d’OSE ISAE en enrichissant le portfolio ISAE d’applications Android. Pour cela, il faudra bien sˆur ˆetre `a l’´ecoute du besoin des p´edagogues de l’Hˆopital, mais aussi favoriser une production plus rapide des appli-cations ´educatives en renfor¸cant le Framework que Nicklos et Victor ont initi´e et en l’utilisant pour le d´eveloppement d’une application qui pourrait devenir le Cartable virtuel des enfants (int´egrant la frise de journ´ee et toutes les nouvelles applications ´
educatives `a venir).
3
Ing´
enierie pour les Syst`
emes Critiques
3.1
SPARK by Example
J´erˆome Hugues (ISAE), Christophe Garion (ISAE)
Le langage SPARK ´etend le langage Ada2012 en ajoutant la capacit´e de prouver formellement et math´ematiquement des algorithmes. Ce formalisme exploite des annotations sous la forme de pr´e-conditions, post-conditions et invariants de types ou de boucles qui sont ensuite prouv´es par comparaison avec le code source. Nous nous baserons sur SPARK2014, qui est un langage r´ecent issus de travaux entrepris par AdaCore et Altran Praxis, faisant suite au projet “Hi-Lite”. L’objectif principal de ce projet est de reprendre les exemples issus du rapport technique de l’´equipe Fokus l’Institut Fraunhofer “ACSL-by-Example” et le porter vers le
language SPARK2014. Ce faisant, il est propos´e de comparer le pouvoir d’expression dans langes SPARK (d´eriv´e d’Ada2012) et ACSL [1] (d´eriv´e de C99) pour l’´ecriture de code sˆur par construction. Une premi`ere ´etape a ´et´e r´ealis´ee sur la base du rapport technique publi´e en 2013. Le travail demand´e consiste `a
— ´etudier le langage SPARK, on utilisera l’ouvrage [3] comme base ; — mettre `a jour les exemples existants, traduits d’ACSL vers SPARK2014 ; — compl´eter la base des exemples en traduisant les exemples non trait´es.
Ce projet sera l’occasion d’´etudier des techniques nouvelles de conception, de d´eveloppement et de v´erification de logiciels. Note : attention, on parle ici du langage SPARK2014, et non du framework Apache SPARK utilis´e pour le “big data”.
[1]Patrick Baudin et al. ACSL : ANSI/ISO C Specication Language. Version 1.7 – Fluorine-20130601. 2013. url : http : //frama-c.com/download/acsl-implementation-Fluorine-20130601.pdf.
[2] Jochen Burghardt, Jens Gerlach, and Timon Lapawczyk. ACSL
[3] John W. McCornick and Peter C. Chapin. Building High Integrity Applica-tions with SPARK. Cambridge University Press, 2015.
3.2
Simulation hybride int´
egrant un processeur temps r´
eel
pour les lois de commande
Pierre Siron (ISAE), David Cˆome (ONERA)
Dans le cadre de la plateforme PRISE (Plateforme pour l’enseignement et la Re-cherche en Ing´enierie des Syst`emes Embarqu´es), une Simulation Distribu´ee de Syst`emes Embarqu´es (SDSE) a ´et´e d´evelopp´ee. Cette simulation utilise la norme HLA (ar-chitecture de haut niveau pour les simulations distribu´ees `a ´ev´enements discrets), l’architecture d’ex´ecution int`egre quelques composants de pilotage mais reste tradi-tionnelle au del`a des aspects distrubution et interop´erabilit´e.
Il s’agit d’investiguer les possibilit´es de rendre la simulation SDSE hybride, c’est-`
a-dire int´egrant des composants r´eels dans la simulation comme des processeurs em-barqu´es (exemple PowerPC/VxWorks, Leon/RTEMS, etc.). La piste est d’´etudier l’int´egration d’une partie de l’infrastructure de simulation distribu´ee sur le proces-seur embarqu´e et d’aller jusqu’au portage du code (disponible) de lois de commande. Ce maquettage sera un pas d´ecisif pour de nouvelles utilisations et d´emonstrations de la plateforme. Le domaine de recherche concern´e est celui des syst`emes distribu´es temps r´eel.
3.3
Conception et maquettage d’un outil de supervision pour
la simulation de syst`
emes embarqu´
e
Pierre Siron (ISAE)
Dans le cadre de la plateforme PRISE (Plateforme pour l’enseignement et la Re-cherche en Ing´enierie des Syst`emes Embarqu´es), une Simulation Distribu´ee de Syst`emes Embarqu´es (SDSE) a ´et´e d´evelopp´ee. Cette simulation utilise la norme HLA (ar-chitecture de haut niveau pour les simulations distribu´ees `a ´ev´enements discrets). Cette norme permet l’interop´erabilit´e de plusieurs simulateurs. Elle n’adresse pas leur configuration, reconfiguration et supervision.
Une simulation distribu´ee r´ealiste de syst`emes embarqu´es a ´et´e d´evelopp´ee `a l’ISAE-SUPAERO et int`egre les contributions de diverses disciplines. Pour obtenir l’ex´ecution temps r´eel vis´ee, il faut utiliser les deni`eres avanc´ees dans le domaine de l’ordonnancement des syst`emes distribu´es temps r´eel. Le r´esultat est le choix d’un placement de tˆaches sur des processeurs ainsi que des priorit´es pour leur ex´ecution
dans le cas d’un ordonnancement r´ealis´e hors ligne. Il faut ´egalement tenir compte de la disponibilit´e des processeurs et de leur fiabilit´e. Ces diff´erents choix, ces diff´erentes actions, non consid´er´es par la norme HLA, sont ef´e´ectu´es aujourd’hui manuellement. La sp´ecification d’un outil de configuration et de supervision de syst`emes distribu´es doit ˆetre r´ealis´ee, puis un maquettage de cet outil.
3.4
Analyse de diff´
erents sc´
enarios pour une simulation
dis-tribu´
ee avec des instances dynamiques
Janette Cardoso (ISAE), Pierre Siron (ISAE)
3.5
Information diffusion in Space Collision Alarm Systems :
case study specification and visualisation
Christophe Garion (ISAE), Thomas Polacsek (ONERA), R´emi Delmas (ONERA)
Imagine a global Space Situation Awareness system in which space observation capabilities belonging to different nations are mutualized. The aim of the system is to warn when situations of potential collisions between orbiting objects are detected by sending relevant informations to the right agents in order to avoid collisions while guaranteeing that sensitive information about the orbiting objects (nature, trajectories etc.) will not be leaked. We thus face two contradictory objectives on information : need-to-share requirement and non-diffusion requirements.
PEPS is a formal framework for the specification and verification of informa-tion diffusion policies. PEPS allows to verify important properties for informainforma-tion exchange policies : completeness, consistency, applicability and minimality. These verifications can be automatically done using theorem provers.
Two projects are proposed to extend this work :
— build a GUI (Graphical User Interface) to represent Z3 models. The Z3 au-tomatic theorem prover is used to prove properties on information exchange policies and it would be useful to have a graphical representation of the models returned by Z3 when it finds for instance a counterexample for a property. Moreover, these models are not expressed in the PEPS formal lan-guage, and this translation could be done.
— define an interesting use case for PEPS. The student will have to define an exchange policy with 10-20 rules in order to demonstrate the capabi-lities of PEPS and the associated analyses. The use case should provide interesting scenarii, particularly policies with flaws, and show how to use PEPS/Analyzers to find and repair these flaws.
3.6
Synthetic benchmarks for embedded processors
J´erˆome Hugues (ISAE), Luca Santanelli (ONERA)
From Wikipedia, “In computing, a benchmark is the act of running a computer program, a set of programs, or other operations, in order to assess the relative performance of an object, normally by running a number of standard tests and trials against it. The term ’benchmark’ is also mostly utilized for the purposes of elaborately designed benchmarking programs themselves. Benchmarking is usually associated with assessing performance characteristics of computer hardware, for
example, the floating point operation performance of a CPU, but there are cir-cumstances when the technique is also applicable to software. Software benchmarks are, for example, run against compilers or database management systems. Synthetic benchmarks do this by specially created programs that impose the workload on the component. Application benchmarks run real-world programs on the system. While application benchmarks usually give a much better measure of real-world perfor-mance on a given system, synthetic benchmarks are useful for testing individual components, like a hard disk or networking device.”
Modern embedded processors have multiple internal optimizations to speed-up the average execution time (such as caches, pipelines, MMUs). In addition, multi-core processors add internal communication mechanisms between multi-cores and memory units that have a significant impact on the execution time. In this project, we want to investigate synthetic benchmarks taking into account the internal architecture of processors. The main objective is to understand key parameters of such archi-tectures, and then propose specific benchmarks using this information. We want to apply this to embedded processors such as multi-core PowerPC (e.g. P4080) or SPARC-based (LEON3SMP and LEON4) architectures This project is a research project, with the opportunity to learn more about modern processor architectures. It is meant for team of two to three students, with various backgrounds.
3.7
Influence-Based Opinion Diffusion
Laurence Cholvy (ONERA)
Understanding the dynamics of opinion among agents is an important question in the community of multi-agent sys- tems. At ONERA, we recently proposed a formal model of opinion diffusion in a population of agents in which :
— opinions are modelled by propositional formulas,
— agents are influenced by other agents (influencers) and their influence is more or less strong,
— agents change their opinions by merging the opinions of its influencers, from the most influential one to the least.
This formal model has been theoretically analysed and some of its prop- erties have been studied. In particular, some sufficient condition for conver- gence has been found. Moreover, an implementation of this model in Prolog has been carried out. The students expected contribution is twofold :
— A theoretical analysis of the model. This could lead to find some other cases of convergence.
— An implementation of the model in the multi-agent programming language NetLogo ( https ://ccl.northwestern.edu/netlogo/) or an equivalent environ-ment.
