loT, LA RÉVOLUTION EN MARCHE

Mettre de l’intelligence dans les objets et donner du sens à leurs interactions: voici le programme de l’Internet des objets (loT) qui suppose de se positionner sur l’ensemble des technologies concernées et d’œuvrer à leur intégration. Un challenge relevé par les équipes du CElt-Leti.

Pierre peut dormir tranquille. Son agenda a prévu l’alarme de son vol du lendemain, aucun risque qu’il ne se réveille en retard. Pratique ! Mais pas seulement. Son réveil sonnera au moment optimal pour son cycle de sommeil. Sa voiture, qui a planifié l’itinéraire et vérifié l’autonomie en carburant pour le trajet, adaptera l’ambiance de l’habitacle à son état de fatigue. De même, les radiateurs de son appartement ajusteront leur consommation à son absence. Science-fiction? Non, mais un aperçu de l’Internet des objets (ou loT pour Internet of Things ). un univers naissant dans lequel objets, devenus intelligents, auront « conscience» de leur environnement et pourront échanger des informations et prendre des décisions ! Pour le confort de tous, mais également pour aider à gérer la santé des personnes à distance, optimiser des processus industriels ou encore coordonner les innombrables réseaux qui parcourent une ville. Un univers dont l’avènement dépend en grande partie d’innovations dont le CEA-Leti, à Grenoble, s’est fait une spécialité. Et ce, des capteurs aux protocoles de partage de données en passant par l’électronique basse consommation ou les techniques de communication radiofréquences.

Des applications déjà existantes dans des marchés de niche

La preuve par l’exemple avec le système Eliot développé pour la société Ryb: des tags RFID insérés à intervalles réguliers dans l’épaisseur de canalisations d’eau ou de gaz et un lecteur-détecteur qui interprète les informations codées sur les puces depuis la surface, De quoi proposer des tuyauteries intelligentes, capables de signaler leur position au centimètre près, alors que chaque année, des milliers de canalisations sont arrachées par erreur lors de travaux, Ou bien ces capteurs optiques utilisant le concept d’imagerie sans lentille, bientôt commercialisés par la start-up lprasense pour le suivi en temps réel. via des infos envoyées directement sur une tablette ou un smartphone, de culture de cellules pour l’industrie pharmaceutique, Ou encore, cette petite balle instrumentée développée avec la société Smart Inst, capable grâce à une mesure de conductivité électrique de déterminer l’état de mélange d’un ensemble de réactifs, Placée dans la cuve d’un bioréacteur, elle évolue au gré des mouvements fluides avant de transmettre les informations recueillies à une centrale par radiofréquence, Comme le résume Fabien Clermidy, ingénieur-chercheur au CEA-Leti, «L’Internet des objets existe déjà, même si c’est encore aujourd’hui dans le cadre de niches, Mais d’Ici la ou 20 ans, on parle de 100 milliards d’objets connectés!»

Optimiser la consommation énergétique des objets intelligents

Pour que cette vision technologique devienne réalité, l’un des principaux verrous, auquel le CEA-Leti s’attaque concerne la consommation énergétique des objets intelligents, De fait, comme l’explique le scientifique:« un bâtiment équipé de capteurs intelligents visant par exemple à optimiser sa dépense énergétique n’a de sens que si ces derniers consomment moins que le gain qu’ils engendrent, De même, si ces capteurs sont fondus dans la masse d’un matériau, leur autonomie doit être équivalente à la durée de vie de ce dernier. » Ainsi, les spécialistes de l’institut grenoblois étudient différentes stratégies, tels des composants électroniques dont on peut éteindre une partie des circuits lorsqu’ils ne travaillent pas, tout en conservant pour autant leur état, Ou bien, des composants capables d’effectuer une tâche sans erreur, y compris dans un mode énergétique dégradé, « Dans le cadre d’un projet ANR, notre équipe a par exemple développé un nœud de capteur à énergie solaire et vibratoire capable d’adapter l’énergie disponible à la précision de sa mesure ou au temps nécessaire à sa réalisation “, explique Edith Beigné, ingénieur-chercheur au CEA-Leti, Tout repose sur la logique asynchrone: « dans un circuit synchrone, les échanges d’in-formations entre les différents registres se font au rythme immuable d’une horloge, Chaque registre doit donc disposer, à chaque pas de temps, de l’horloge nécessaire à son bon fonctionnement, Un circuit asynchrone est, quant à lui, en mesure de différer le passage d’une donnée d’un registre à l’autre. Il travaille alors plus lentement, mais sans risque d’erreur. » Et d’ajouter: «actuellement, on jette son téléphone portable dès lors que sa batterie est morte, De façon intéressante, L’IoT oblige à intégrer des problématiques de développement durable dans l’univers de l’électronique.»

Rationaliser les modes de transmission de données

Il en est de même au niveau des capacités de mémoire et de calcul des objets connectés tout comme leur façon de communiquer En effet, pour de nombreux usages, ceux¬ci n’ont besoin d’échanger qu’une très faible quantité d’information, C’est par exemple le cas d’un capteur de consommation de gaz ou d’un boîtier servant à localiser une voiture ou des animaux d’élevage, « Il est alors inutile que la transmission emprunte le réseau GSM, sur lequel votre téléphone peut échanger plusieurs dizaines de méga¬bits par seconde, quand une capacité d’un kilo bit par heure suffirait amplement ». souligne Michel Durr, responsable programme au CEA-Leti, D’où l’idée de la société Sigfox d’un réseau national à bande de fréquences ultra-étroite, donc à très bas débit, pour l’échange d’informations entre des capteurs intelligents et par exemple une station de base, Réseau pour lequel le CEA-Leti développe une puce spécifique: « très basse consommation, elle ne s’active que lorsque le capteur lui communique une donnée afin de la transmettre sur le réseau, À l’inverse, les puces qui opèrent sur le réseau GSM communiquent en permanence avec ce dernier, même en absence d’échange de données concrètes, Les communications radio sont souvent figées, adaptées à la pire situation. Or en fonction de l’environnement électromagnétique on peut imaginer émettre moins, ce qui oblige à plus d’intelligence dans les dispositifs », explique Michel Durr.

Établir des liens entre des données de natures différentes pour donner du sens

L’intelligence est d’ailleurs le maître mot de l’IoT, pour lequel tous les concepts et réflexes du pilotage d’objets connectés et des communications entre machines sont à repenser Raison pour laquelle François Pacull, ingénieur-chercheur au CEA-Leti, a développé un nouvel environnement de programmation, Linc, avec lequel une mesure de température ou de luminosité réalisée par un capteur, le nombre de personnes dans une pièce ou un terminal d’ordinateur sont autant de données traitées exactement de la même façon. « Grâce à ce nouveau langage logiciel, ces informations a priori de nature trèdifférentes deviennent simplement des ressources que l’on peut intégrer afin de tirer le meilleur parti des possibilités de l’Internet des objets », explique l’informaticien Le développement est abstrait, mais les potentialités de Linc ont déjà tout ce qu’il y a de plus concret. Un exemple? Le système est actuellement en phase de test dans les locaux du CEA à Chambéry. «Cela permet par exemple de couper la ventilation et la lumière dès lors que l’alarme du bâtiment est enclenchée, illustre François Pacull. La problématique de départ concerne la consommation du bâtiment, alors que l’information collectée a trait à sa sécurité. Pour autant, la connaissance de cette dernière permet de déduire que le bâtiment est désormais vide, d’où la commande. » Et l’informaticien d’ajouter. « Eloî, c’est essentiellement faire remonter de l’information, l’intégrer et l’utiliser de façon optimale » … Art dans lequel le CEA¬Leti est manifestement passé maître !