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Coordination et programmation de MEMS intelligents distribués – CO²Dim

Coordination et programmation de MEMS intelligents distribués

Depuis les années 80, la recherche sur les MEMS s’est focalisée sur les verrous scientifiques du procédé de fabrication. Les nouveaux défis à relever consistent à ajouter de l’intelligence à ces dispositifs afin d’obtenir ce que nous appelons des MEMS intelligents distribués. Dans ce projet, nous proposons de développer CO2Dim qui permettra de programmer et de contrôler des MEMS distribués intelligents composés de millions d’unités et de gérer la tolérance aux pannes.

De multiples verrous à résoudre

L’objectif de CO2Dim est de proposer un environnement logiciel de programmation et de coordination de MEMS intelligents distribués. Cet objectif soulève les verrous suivants : <br />• Programmation distribuée extensible <br />o Verrou : Proposer un modèle de programmation qui peut gérer des millions de nœuds distribués <br />• Détection des fautes <br />o Verrou : Proposer un « k-set agreement » dans un environnement asynchrone d’échange de messages <br />• Tolérance aux fautes <br />o Verrou : Proposer des méthodes robustes pour être tolérant aux fautes <br />• Intégration du calcul distribué et de la coordination <br />o Verrou : Co-développer les méthodes de programmation et de contrôle des systèmes <br />

The CO2Dim project objectives range from theoretical computer science to implementation of software and hardware testbeds. If it can’t be considered as a multidisciplinary project, the topics treated cover very different fields from the computer science community.
The first task will be devoted to the project coordination and management and will be lead together by Julien Bourgeois for the French side and by Jiannong Cao for the HK side.
Task 2 is central in the project as it will interact with all other tasks. The objective of task 2 is to define the programming model that will be used for the project. It will be based on the experience of PolyU on UIO (Ubiquitous Interacting Objects) and on the experience of FEMTO-ST on programming DiMEMS systems.
Once the programming model will be set up, Task 3 will propose a performance model of the programming paradigm and will feed back real-time methods so that the final distributed system can be programmed efficiently with real-time deadlines.
Task 4 will then give input to the programming model so that fault detection and fault-tolerance can be added to the system.
Task 5 will propose 3 different testbeds: a simulator, a hardware in the loop testbed and a fully integrated testbed.

• Programming model definition
o A logic-based timed distributed programming has been defined, a compiler is working. The language is inherently fault-tolerant.
• Distributed coordination model
o New distributed framework for optimized centroid finding to enhance clock synchronization
o Distributed clock synchronization algorithm for imprecise local clock
• Distributed fault detection algorithm
o A setup has been built for evaluating the fatigue of single MEMS
• Simulation platform
o A simulator called VisibleSim is under development. The core system, the discrete-event engine, is finished. The interface as well.

• Handle large scale simulation (>100k blocks)
• A four-steps fully distributed algorithm to find the center of any shape
• A distributed clock algorithm able to synchronize several ten thousands elements with imprecise clocks
• A setup for predicting faults occurring in MEMS pneumatic actuators

Julien Bourgeois, Jiannong Cao, Michel Raynal, Dominique Dhoutaut, Benoît Piranda, Eugen Dedu, Ahmed Mostefaoui, and Hakim Mabed. Coordination and Computation in distributed intelligent MEMS. In AINA 2013, 27th IEEE Int. Conf. on Advanced Information Netw

Depuis les années 80, la recherche sur les Systèmes Micro-Electro-Mécaniques (MEMS) s’est focalisée sur les verrous scientifiques et technologiques du procédé de fabrication. Les nouveaux défis à relever se situent maintenant dans un autre domaine, il s’agit, en effet, d’ajouter de l’intelligence à ces dispositifs afin d’obtenir ce que nous appelons des MEMS intelligents distribués. La caractéristique intrinsèque des MEMS provient de son processus de fabrication qui permet de fabriquer simplement des millions d’unités. Ces MEMS distribués intelligents seront donc potentiellement très nombreux dans un espace très réduit, ce qui posera des problèmes d’extensibilité des méthodes logicielles servant à les gérer. Il faudra donc une refonte complète des paradigmes de programmation qui prennent en compte la coordination distribuée des actionneurs, la gestion de la programmation, de la communication et de la mobilité. Finalement, le processus de fabrication et la complexité des MEMS distribués les rend fragiles et ils ont donc un fort potentiel à tomber en pannes. Le développement d’un nouvel environnement de programmation qui prenne en compte ces caractéristiques est donc nécessaire. Dans ce projet, nous proposons de développer CO2Dim (Coordination and Computation in distributed intelligent MEMS) qui permettra de programmer et de contrôler des MEMS distribués intelligents composés de millions d’unités et de gérer la tolérance aux pannes.

Coordinateur du projet

Institut FEMTO-ST, Departement Informatique, Montbéliard (Laboratoire public)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Université de Rennes 1 / Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires, Université de Rennes 1
Polytechnic University
Institut FEMTO-ST, Departement Informatique, Montbéliard

Aide de l'ANR 249 132 euros
Début et durée du projet scientifique : février 2013 - 36 Mois

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