Coordination et programmation de MEMS intelligents distribués – CO²Dim

Modèle de programmation distribuée extensible

Les applications multi-robot nécessitent un mouvement coordonné avec des capacités de prise de décision en temps réel dans un environnement non structuré. Par conséquent, pour la programmation d'un groupe de robots, les tâches de communication et de coordination doivent être abstraites au lieu d'être explicitement écrites pour chacun des robots. Il y a eu plusieurs efforts de recherche pour développer de tels modèles de programmation. Malheureusement, tous se sont concentrés sur un modèle de programmation dédié pour une application spécifique.

Tolérance de panne, pronostique

Au début du projet, le plan était de détecter et de réagir à une faute. Nous avons modifié cet objectif à un niveau plus ambitieux: être capable d'avoir une gestion de santé pronostique (PHM) des MEMS et savoir cela, mettre à jour les algorithmes distribués pour économiser sur certaines actions qui causeraient une défaillance.


Calcul distribué et coordination

La synchronisation temporelle a été largement étudiée dans divers sous-domaines. La synchronisation temporelle est également un sujet d'intérêt important pour les Réseaux de capteurs sans fil (WSN) où de nombreux protocoles ont été proposés. Au mieux de notre connaissance, la synchronisation temporelle n'a pas attiré d'attention dans la communauté robotique modulaire. Les méthodes pour fournir un signal global de type métronome dans des robots modulaires ont été proposées. Cependant, ces mécanismes synchronisent la phase et / ou la fréquence de l'horloge mais pas l'horloge réelle.

Nous avons publié 11 articles de revues et 30 articles de conférence pendant la durée du projet. Il est donc difficile de faire correspondre chaque résultat avec exactement une publication, mais il est possible de faire correspondre un résultat général avec plusieurs publications. Nous avons pu obtenir de nombreuses publications parce que nous avons eu des financements supplémentaires qui ont été ajoutés au projet CO2Dim.

Comme fait saillant, nous avons obtenu le seul « best paper award » à la conférence internationale IEEE Advanced Information Networking and Applications (AINA) sur 442 papiers soumis !

Le projet CO2Dim a travaillé sur le problème difficile de la programmation de systèmes massivement distribués en interaction avec le monde réel. Les résultats que nous avons obtenus, le logiciel que nous avons développé peuvent être réutilisés dans différentes communautés, Internet of Things est l'un de ces.
Dans la communauté des robots modulaires, nous avons offert le premier cadre de simulation en ligne. VisibleSim est accessible gratuitement et toute personne peut soumettre des programmes à simuler.
Le matériel de Blinky Blocks avec VisibleSim est utilisé pour enseigner l'informatique et plus précisément l'informatique distribuée aux étudiants de Master. L'objectif est de développer cette plate-forme pour avoir un écosystème complet pour l'informatique distribuée.

Nous avons publié 11 articles en journaux et 30 papiers de conférence.

Publication à citer pour le projet :
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 Networking and Applications, Barcelona, Spain, pages 118--123, March 2013. IEEE Computer Society.

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.