Research areas - Automation
Historically, the department is structured into two themes: CIS "Cooperating Intelligent Systems" and ROC "Robustness & complexity" depending on the type of complexity considered.
The ROC theme considers a first type of complexity intrinsic to the system, and the SIC theme, a second type arising from interaction and cooperation between intelligent entities. The difference between the two themes lies mainly in the tools implemented to apprehend this complexity: in ROC the focus is mainly at the operational level, with tools coming from control theory and observation of dynamic systems, whereas in SIC the focus is rather at a decision-making level, with tools for knowledge modeling, classification, event-driven simulation and optimization.
The ROC theme considers a first type of complexity intrinsic to the system, and the SIC theme a second type coming from the interaction and cooperation between intelligent entities.
The research activities of the two themes ROC and SIC are described in the form of two scientific issues : the augmented human on the one hand and sustainable cyber-physical systems (CPS) on the other.
The first issue (the Augmented Human) helps define the type of augmentation considered in research work. Whether informational or physical in nature, it is akin to human assistance. This first issue is broken down into two scientific challenges (1 and 3).
The second challenge focuses on the control and supervision of certain classes of H-CPS, taking into account sustainability constraints and objectives. Two scientific challenges (2 and 4) are considered.
| Enjeux \ Thèmes | ROC | SIC |
|---|---|---|
| Humain augmenté |
Challenge 1 Intégrer l'humain dans la boucle en garantissant des performances
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Challenge 3 Enrichir et améliorer les stratégies d'interactions entre humains et CPS
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| Systèmes cyber-physique durables |
Challenge 2 Garantir des performances dynamiques pour des CPS de grande dimension, hétérogènes |
Challenge 4 Développer de nouveaux paradigmes de pilotage des systèmes Human-CPS développés dans un contacte durable |
Objectifs du challenge n°1 : Comment intégrer l’humain dans la boucle en garantissant des performances ?
La principale difficulté de ce challenge réside dans la prise en compte de l’humain dans la boucle fermée. Les verrous scientifiques associés à l’humain concernent la modélisation physique (complexe, non linéaire, grande variabilité inter et intra individuelle) mais aussi l’ajout d’aspects cognitifs (détection des intentions, imprévisibilité, charge de travail) qui doivent être pris en compte pour atteindre la symbiose parfaite entre l’humain et l’assistance associée.
Objectif du challenge n°2 : Comment assurer des performances dynamiques pour des systèmes de grande dimension, hétérogènes ?
Les verrous ciblés par ce challenge concernent principalement les problèmes de grande dimension et les systèmes hétérogènes qui se retrouvent dans de nombreuses applications dont le transport, l’usine du futur et les technologies pour la santé. Le but est de proposer des outils (lois de commande, observateurs, diagnostic) pour toute la chaine depuis la théorie jusqu’à la mise en œuvre temps-réel en garantissant un niveau de performances dynamiques (stabilité, robustesse, optimisation).
Objectif du challenge n°3 : Comment enrichir et améliorer les stratégies d’interaction entre humains et CPS ?
L’augmentation de la complexité des CPS les rendent moins compréhensibles et prédictibles par les humains qui les utilisent. De plus, les interactions dans un collectif de CPS ou des actions de pilotage indirectes mal maitrisées peuvent générer des comportements globaux difficilement compréhensibles et des effets émergents indésirables. Dans ce contexte, l’objectif de ce challenge est d’améliorer les stratégies d’interaction entre humains et CPS afin d’augmenter la résilience de l’H-CPS face à des situations inconnues ou de répondre à de nouveaux objectifs ou de nouvelles exigences de performances. Ce challenge, se situant à un niveau tactique et décisionnel, se veut complémentaire du challenge 1 du thème ROC qui aborde l’interaction humains-CPS selon un angle plus opérationnel.
Objectif du challenge n°4 : Quels nouveaux paradigmes de pilotage des H-CPS développer dans un contexte durable ?
Les nouvelles caractéristiques des H-CPS, telles que l’exploitation du flux important de données générées, l’intelligence répartie, l’importante connectivité interne et externe et l’impact sur l’environnement (physique et humain) induisent un ensemble de ruptures par rapport aux systèmes classiques. L’objectif de ce challenge est de concevoir de nouvelles approches et architectures de pilotage et de supervision des H-CPS en tenant compte des aspects liés à leur sureté de fonctionnement et aux exigences de développement durable.