EQUIPE CO4SYS

Coordination, Coopération, Contrôle des systèmes complexes

CO4SYS : coordination, coopération, contrôle des systèmes complexes

L’équipe CO4SYS se préoccupe de la modélisation, de la commande et de la supervision des systèmes complexes artificiels. Ces systèmes sont constitués d’un grand nombre d’entités en interaction, les unes avec les autres et avec leur environnement. Ces interactions sont souvent non-linéaires et contiennent généralement des boucles de rétroaction. La complexité de ces interactions donne lieu à l‘émergence de phénomènes difficilement prédictibles à partir de l’observation et de l’analyse des interactions élémentaires.
L’équipe utilise et contribue à différentes approches de l’informatique et de l’automatique pour modéliser ces systèmes, composés de nœuds interconnectés mais faiblement couplés, qui nécessitent cependant le respect de contraintes globales. L’impossibilité d’un contrôle total et l’irréversibilité des actions effectuées sur de tels systèmes appuient la conception de systèmes décentralisés dans lesquels les nœuds ont une part d’autonomie et construisent dynamiquement, au travers de leurs interactions, de l’auto-organisation du système.

Dans cette optique, l’équipe s’intéresse donc aux systèmes multi-agents physiquement distribués dans lesquels cohabitent des agents aux capacités réactives et cognitives, devant trouver des compromis entre des objectifs locaux et globaux potentiellement incompatibles, raisonnant avec des connaissances partielles du système global et devant assurer un routage dynamique et non sûr de la communication. Ce paradigme permet l’intégration d’approches complémentaires provenant de l‘intelligence artificielle collective et de la théorie du contrôle.

Quatre axes contributifs participent au développement d’une approche sociale pour la modélisation et la commande des systèmes complexes coopérants.

Schéma CO4SYS approche sociale modélisation et commande systèmes complexes

Les Axes de Recherches

  • Systèmes sociaux

    De plus en plus de systèmes sont aujourd’hui construits pour supporter l’activité des humains ou simuler des sociétés organisées. Ces systèmes sociaux constituent une catégorie de systèmes complexes où des approches de modélisation multi-agent sont intéressantes car elles imposent de se préoccuper de l’intégration de capacités cognitives et de métaphores sociales. Nous nous concentrons sur la production de modèles multi-agent de décision, de coordination, d’organisation sociale intégrant des comportements sociaux basés sur des connaissances sur le contexte.


    Des mécanismes seront plus particulièrement étudiés comme la levée de doute sur l’activité, la coordination d’acteurs, la simulation d’organisation, la détection d’émergence de structure d’interaction et d’organisation ainsi que les techniques logicielles (programmation orientée aspect) pour intégrer des algorithmes ou briques logicielles embarquables sur des agents autonomes permettant de construire des logiciels sociaux.

  • Systèmes collectifs embarqués


    Nous nous intéressons à l’articulation des objets physiques dans différents collectifs. Le problème de cette articulation, rencontré habituellement dans les systèmes multi-agents, est rendu plus difficile en raison de la dimension physique du système global.


    Tout d’abord, les agents physiques ont des ressources limitées que ce soit, par exemple, pour des raisons de consommation d’énergie ou d’optimisation d’un coût unitaire de production. Le nombre de calculs faisable par seconde et les capacités de stockage sont donc moins importants que dans le cadre des systèmes informatiques classiques : utiliser des modèles d’IA existants nécessite souvent de les dégrader.


    Ensuite, la dimension physique du système global, et notamment l’environnement partagé avec l’humain, augmente le nombre et la criticité des contraintes extra fonctionnelles qu’il convient de prendre en considération. L’ouverture intrinsèque des environnements du monde réel et l’appartenance des objets à différentes organisations posent les questions du couplage de systèmes et de l’intégration d’agents hétérogènes dans un système global.

     

  • Couplages de systèmes auto-organisés et émergents

    Un système complexe artificiel peut être composé de plusieurs systèmes composants qui peuvent être des systèmes émergents ou auto-organisés. Ces systèmes émergents mettent en avant des productions collectives obtenues par la coopération des entités qui les constituent dans un contexte totalement décentralisé.

    La difficulté d’observation et de contrôle des systèmes de systèmes émergents résultants est liée à la difficulté de détecter, d’inscrire et de manipuler les productions collectives. Il est nécessaire de travailler sur l’observation, la conception et le contrôle de ces systèmes particuliers qui doivent reposer sur une vision multi-niveaux des structures et des comportements.

    Nous nous intéressons plus particulièrement à la détection et la manipulation de structures ou comportements émergents, aux mécanismes d’interaction entre systèmes émergents et à l’accompagnement méthodologique de leur composition.

  • Systèmes multi-physiques

    Parmi les systèmes complexes naturels ou artificiels, nombreux sont ceux où les interactions internes (entre sous-systèmes élémentaires) et externes (avec l’environnement) prennent la forme d’échanges de puissance de différentes natures.

    Une représentation structurée des ces échanges et des dynamiques associées est alors utile pour permettre de développer des représentations dynamiques modulaires pour ces systèmes ouverts, ainsi que des méthodes d’analyse structurelle de leurs propriétés dynamiques et des méthodes robustes de commande et de supervision.

    Parmi les méthodes mises en oeuvres, au sein de l’équipe, pour aborder ces différents problèmes de modélisation, d’analyse et de commande, on peut citer la formulation hamiltonienne à ports (modélisation Bond Graph), la modélisation mésoscopique (automates cellulaires ou modèles de Boltzmann sur réseau) et la commande non linéaire structurée (par passivité ou interconnection).

    Parmi les nombreux exemples d’applications étudiés dans l’équipe, on peut citer les systèmes complexes de transport et de distribution (eau, énergie électrique, chaleur), les réseaux de capteurs et d’actionneurs RF (éventuellement mobiles) pour la supervision des systèmes spatialement distribués, les systèmes mécatroniques complexes (drones en formation, par exemple) et les systèmes complexes en génie des procédés.

     

Les membres de l’équipe CO4SYS

 

Maître

de conférences


Portrait Denis Genon-Catalot

Maître

de conférences


Denis Genon-Catalot, Université Grenoble Alpes
Portrait Damien Genthial

Maître

de conférences


Portrait Jean-Paul JAMONT
Responsable d’équipe, Professeur des universités


Jean-Paul JAMONT, Université Grenoble Alpes
Portrait Laurent Lefèvre
Professeur  des universités


Laurent LEFEVRE, Grenoble INP
Professeur des universités


Eduardo MENDES, Grenoble INP
Portrait Annabelle Mercier
Maître de conférences


Annabelle MERCIER, Université Grenoble Alpes
Professeur des universités


Maître de conférences


Ionela PRODAN, Grenoble INP
Maître de conférences


Clément RAIEVSKY, Université Grenoble Alpes
Doctorante


Olivia BORY DEVISME, Université Grenoble Alpes

 

Doctorant


Huu Thinh DO, Grenoble INP
Doctorant


Doctorant


Doctorant


Doctorant


Maximilian MOGLER, Université Grenoble Alpes

Doctorant


La liste complète des membres du laboratoire se trouve ici.

Les équipes recherchent et accueillent régulièrement des nouveaux chercheurs et doctorants afin de contribuer à leurs recherches.

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Les publications

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Ils ont collaborés avec CO4SYS

Les Collaborations Académiques et Publiques

Les partenariats industriels contractuels

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COLLABORATIONS ACADÉMIQUES

Nationales

  • GIPSA Lab : Co-direction thèse.
  • Laboratoire d’Informatique de Grenoble (LIG) : Co-direction thèses, projet BQR ARTEco.
  • ONERA Toulouse, LIGLRI (Orsay), CEA-LIST (Saclay) : Projet ANR SIESTA.
  • INRIA : projet FUI Minalogic Bluesky.
  • LIRMM, ENSMSETIMA, ONERA Toulouse : Co-direction thèse, Projet ANR LIESSE.
  • CEA-LETI : Co-direction thèse.
  • Participation au consortium Maintenance Experte Fiabiliste (MEF) (8 laboratoires de Rhône Alpes – Auvergne ; société ALTéAD) : démonstrateur de traçabilité machine.
  • Participation au Cluster ISLE (Informatique des Systèmes et Logiciels Embarquées) de la région Rhône-Alpes – projet EmSOC Recherche puis projet SEMBA.
  • Participation au groupe de travail SEE/CIAME 18.04 « Constituants Intelligents pour l’Automatisation et la Mesure ».

Internationales

  • Participation au réseau d’excellence EURNEX(INRETS en France, FAV en Allemagne, IST au Portugal, etc.), dont le but est de rassembler l’ensemble des recherches dans le ferroviaire au niveau européen pour en dégager des pôles d’excellence selon le secteur étudié.
  • Université Libanaise de Tripoli : thèse en co-tuelle, projet CEDRE (2012-2012).
  • Université de Danang (Vietnam) : co-direction de thèses.

PARTENARIATS INDUSTRIELS CONTRACTUELS

  • Airbus: Thèse CIFRE.
  • MBDA (2002-2006) : Réalisation d’un module enfichable dans un environnement de développement industriel (Simulink, SCADE).
  • ST Microelectronics : Thèses CIFRE, partenaire projet ANR LIESSE.
  •  CERTESS : aide à l’incubation ; collaboration dans le cadre de la thèse de Y. Serrestou.
  • SPRINTE : collaboration depuis 2003 (parteanire des pojets BGLE- ADN4SE et Artémis  Arrowhead, incubation de la société DPM  (2008-2009)
  • BullThalèsLIG, EDF R&D : partenaires du projet ITEA 2 OSAMI-Commons.
  • Airbus, SAGEMTURBOMECAASTRIUM STEsterel Technologies : projet ANR SIESTA.
  • CROUZET, MOOTWIN, VM2M : projet FUI BLUESKY.
  • Nocosium, Watteco : Thèses CIFRE.
  • Schneider Electric : contrat de recherche dans le cadre du projet de recherche SafeRFID.