Description and compilation of ad-hoc arithmetic operators in the context of High-Level Synthesis

Doctorant : Luc FORGET

Laboratoire INSA : CITI
Ecole doctorale : ED512 : Infomaths

Les techniques de synthèse de haut niveau permettent aux programmeurs non spécialistes de générer des descriptions de circuits numériques. Cependant, les outils existants ne supportent qu'un petit nombre de formats numériques et un petit nombre d'opérateurs standards. Cette thèse présente plusieurs techniques pour rajouter le support de nouveaux formats et de nouveaux opérateurs. Dans un premier temps, l'étude se focalise sur ce qui est réalisable en se restreignant aux fonctionnalités de métaprogrammation du standard C++ supporté par les outils HLS. Une bibliothèque d'opérateurs élémentaires pour les formats IEEE-754 et posit est proposée. Elle sert de base à une étude de cas comparant le coût matériel de l'implémentation de ces deux formats. L'implémentation d'évaluateurs de fonctions mathématiques arbitraires se heurte aux limites de la première approche. Dans un second temps, l'étude se porte sur les possibilités offertes par la modification du flot de compilation HLS, avec comme objectif de supporter cette fonctionnalité. Une bibliothèque permettant au développeur de spécifier des opérateurs pour approximer des fonctions arbitraires en précision arbitraire est présentée. Deux approches pour l'interfaçage de cette bibliothèque avec les outils de HLS sont proposées, selon que l'on a ou pas accès aux sources des compilateurs HLS.

Quel est le point commun entre « l’instru » du dernier titre de Jul, la bande originale de Matrix et le générique du journal télévisé de 20h ? Ces mélodies emploient toutes des instruments de musique numériques. En effet, dans le monde de la musique, la vague de numérisation ne s’arrête pas seulement à la composition assistée par ordinateur : la lutherie a vu l’apparition d’instruments augmentés. 

Au sein du laboratoire Citi¹, l’équipe EMERAUDE² s’applique à développer de nouveaux langages et des outils de programmation de traitement du signal pour les systèmes embarqués. Si ses membres ne sont pas tous musiciens, l’équipe entretient une relation particulière à la musique, par le biais d’un langage de programmation intitulé « FAUST » pour Functional AUdio STream. Inventé par Yann Orlarey, il y a une vingtaine d’années, ce langage permettant la synthèse et le traitement du son, a rendu le développement de la musique de synthèse plus accessible. Immersion dans le grand monde de l’informatique musicale avec Tanguy Risset, enseignant-chercheur et responsable de l’équipe EMERAUDE. 

 

Qu’appelle-t-on « informatique musicale » ou « computer music » ?
L’informatique musicale, ou « musique programmable », est une discipline qui englobe la synthèse, la composition et le traitement sonore assistés par ordinateur. Elle requiert des langages de programmation et des compétences hautement techniques. Les professionnels de la « computer music » utilisent les mathématiques et des algorithmes pour produire différents sons, ambiances ou mélodies. Cette discipline a pris beaucoup de place dans notre vie quotidienne. Les premiers sons synthétisés demandaient des temps de calcul énormes sur les premiers ordinateurs. Depuis, grâce à la puissance de calcul et aux connaissances numériques, l’informatique musicale est capable d’imiter des sons d’instrument de façon très convaincante.

 

Aujourd’hui, il est facile d’accéder à un titre via des applications de streaming depuis son smartphone ou son ordinateur. Concrètement, comment sont traduites les informations lues numériquement avant d’arriver jusqu’aux oreillettes de nos écouteurs filaires ?
La musique que nous écoutons via nos smartphones ou nos ordinateurs transite entre l’analogique et le numérique et vice versa. Grâce à des « codecs » qui sont des traducteurs d’informations comme les cartes son par exemple, l’information est transformée, passant d’un état analogique à un état numérique et inversement. En fait, ce codec produit la tension électrique utilisée par les haut-parleurs. Avant les technologies numériques, on produisait analogiquement des formes d’ondes ; le numérique est seulement une autre technologie pour enregistrer la musique : les sons étaient reproduits de façon analogique, c’est-à-dire qu’à une vibration correspondait un signal électrique ou un champ magnétique que l’on représente par une courbe. Pour le numérique, les informations sont aussi représentées par une courbe similaire, à la différence que pour un ordinateur, cette courbe est constituée de points qui, liés entre eux, reproduisent la courbe. Chacun de ces points est codé avec des bits, seize par exemple pour les CD. Les langages de programmation, comme « FAUST », sont les outils nécessaires pour coder ces points.

 

En 2001, Yann Orlarey, membre de l’équipe EMERAUDE, créait le langage FAUST à l’Institut GRAME. Pouvez-vous nous décrire cet outil dont l’objectif est de rendre le traitement et la synthèse de sons plus accessibles ? 
Il existe une pluralité de langages de programmation qui se succède depuis les années 1960. C’est la beauté du langage de programmation : derrière les boutons, il y a énormément d’informations. Cependant, avant les années 2000, les langages existants à l’époque étaient très verbeux et très difficiles d’accès pour les programmateurs en herbe. « FAUST » est né d’une volonté de faciliter l’usage des utilisateurs non-informaticiens, fournissant une alternative simple et de haut-niveau, offrant les mêmes niveaux de performance que les langages de programmation traditionnels. Ce langage s’est beaucoup développé depuis sa création, donnant des collaborations avec l’Université de Stanford, très impliquée en matière d’informatique musicale. Il a aussi servi de support à des projets de médiation, et d’autres applications artistiques et industrielles. Aujourd’hui, il est toujours disponible en open-source³. 

 

Depuis 20 ans, le langage FAUST est utilisé par la communauté d’informatique musicale et sert aussi pour la recherche. Quelle est la suite de l’histoire ?
Effectivement, « FAUST » est utile à une communauté d’académiques, d’informaticiens ou de musiciens. En plus de vingt ans, l’écosystème s’est agrandi : désormais, il est possible de développer en « FAUST » sur tout type d’environnement. Un outil aussi modulaire nécessite forcément une maintenance rigoureuse. Du côté de la recherche et des applications industrielles, au sein de l’équipe EMERAUDE, plusieurs applications sont en cours, notamment sur des compilations sur FPGA⁴. FAUST ouvre de nouvelles possibilités pour des systèmes vibratoires, de l’acoustique embarquée ou développer de nouveaux outils musicaux pour des compositeurs ou même des amateurs éclairés.

Le Gramophone, dispositif de médiation conçu par l’Institut GRAME : une application
concrète de concepts scientifiques utilisant la création musicale et la programmation informatique. (Crédits : GRAME)

 

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[1] Centre d’Innovation en Télécommunications et Intégration de services (INSA Lyon/INRIA/Université de Lyon)
[2] EMERAUDE : Embedded Programmable Audio Systems
[3] Faustdoc.grame.fr
[4] FPGA est l'abréviation de « Field-programmable gate array », ce qui peut être traduit en français par « réseau de portes programmables sur site ».

Soutenance publique

Maître de conférences : Jilles Steeve DIBANGOYE

Laboratoire INSA : CITI

Rapporteurs :

• M. François CHARPILLET, Directeur de Recherche (DR) INRIA Nancy Grand-Est
• M. Jérôme LANG, Directeur de Recherche (DR) CNRS Université Paris-Dauphine
• Mme Aurelie BEYNIER, Maître de Conférences (HDR) Sorbonne Université

Jury :

• M. François CHARPILLET, Directeur de Recherche (DR) INRIA Nancy Grand-Est,
• Rapporteur
• M. Jérôme LANG, Directeur de Recherche (DR) CNRS Université Paris-Dauphine,
• Rapporteur
• Mme Aurelie BEYNIER, Maître de Conférences (HDR) Sorbonne Université,
• Rapporteur
• M. Abdel-Illah MOUADDIB, Professeur Université de Caen Basse-Normandie,
• Examinateur
• M. Vincent ANDRIEU, Directeur de Recherche (DR) CNRS, Université de Lyon 1,
• Examinateur
• Mme Christine SOLNON, Professeur INSA de Lyon, Marraine

Spatio-temporal data analysis for dynamic phenomenon monitoring using mobile sensors

Doctorante : Ichrak MOKHTARI

Laboratoire INSA : CITI
Ecole doctorale : ED512 : Infomaths

La surveillance des panaches de pollution est cruciale dans les situations d'urgence en raison des effets potentiellement catastrophiques des polluants. Les panaches sont hautement dynamiques et se dispersent rapidement, nécessitant une réponse en temps réel et une cartographie précise de la dispersion pour atténuer les risques. Cette thèse se concentre sur le suivi de la pollution dynamique dans les situations d'urgence, avec trois axes principaux : 1) la prédiction spatio-temporelle de l'évolution du panache de pollution; 2) la planification de trajectoires optimales des drones pour l'améliooration de la cartographie de la pollution; 3) le développement d'un framework générique pour la surveillance des panaches de pollution en situation d'urgence. Dans cette optique, nous proposons dans un premier temps un modèle spatio-temporel basé sur l'apprentissage profond pour la prediction multipoint des concentrations de pollution, et au dessus, nous implémentons plusieurs techniques de quantification de l'incertitude pour avoir une mesure de fiabilité de ce dernier. De plus, nous examinons et identifions les principaux défis liés à la nature dynamique du phénomène étudié ainsi que son contexte d'urgence, et nous proposons une nouvelle approche systémique pour la surveillance de la pollution dynamique se basant sur la mesure aérienne, et combinant des approches d'apprentissage profond avec des techniques d'assimilation de données, tout en s'appuyant sur des stratégies de planification de trajectoires de drones adéquates. Nous étendons ensuite ce framework pour prendre en compte les problèmes de manque de données rencontrés grâce à une solution d'apprentissage par transfert basée sur un modèle physique. Enfin, nous abordons plus méticuleusement le problème de la planification optimale des trajectoires des drones dans le but d'améliorer la qualité de la cartographie de la pollution, avec une solution d'apprentissage par renforcement multi-agents.

Flocking models based on local communications : From theory to simulations

Doctorant : Alexandre BONNEFOND

Laboratoire INSA : CITI

Ecole doctorale : ED512 InfoMaths

Les flottes de robots aériens sont désormais utilisées pour de multiples applications telles que la livraison ou encore la surveillance. Cependant, contrôler un grand nombre de drones demeure un défi important. Dans cette thèse, nous étudions des stratégies de flocking, directement inspirées de la nature et reposant sur un modèle décentralisé où les entités concernées interagissent localement par le biais de communications. En analysant les performances de modèles de flocking existant dans des environnements très contraints (par des obstacles), nous identifions les potentielles limites de ces modèles et nous proposons de les adapter et pour les rendre plus robustes. Dans ces travaux, nous considérons les communications sans fil comme étant le seul moyen d’accéder aux informations des voisins, ainsi nous intégrons un modèle de communication réaliste au simulateur de flocking de Viragh et al.. L’analyse des contraintes de pression au sein des flockings nous conduit à développer un nouveau modèle introduisant des interactions asymétriques et capable de faire évoluer les agents (drones) dans des environnements très contraints sans générer de collisions, nommé APR (Asymmetric Pressure Regulation). Notre dernière contribution consiste en un algorithme de type leader- follower distribué permettant à tout agent follower de devenir un leader. Cela renforce considérablement la cohésion de la flotte et donc favorise le succès de missions consistant à traverser des environnements complexes comme des tunnels.

La journée des doctorants du laboratoire CITI ! Une journée conviviale et scientifique, où vous aurez l'occasion de discuter avec des doctorants et de découvrir leurs sujets de recherche.

Le PhD Day consiste en une journée durant laquelle les doctorants viennent présenter leur sujet de recherche ainsi que leurs dernières avancées, et deux chercheurs senior (invités) donnent des keynotes sur des thèmes transverses.

Durant cette journée, les étudiants auront l'occasion de discuter d'une poursuite en thèse après l'INSA, de la vie de chercheur, mais surtout de découvrir les thématiques de recherche du laboratoire CITI.

« Métavers ». Composé du préfixe grec « meta » et de la contraction du mot « univers », c’est le buzzword qui agite la toile. Annoncé par Marc Zuckerberg le mois dernier, le projet de développement d’un monde virtuel du créateur de Facebook semble recevoir un accueil mitigé des internautes tant il inquiète autant qu’il intéresse. Réalité virtuelle, monde parallèle ou jeu-vidéo… Quelles sont les promesses de ce qui est décrit par l’une des plus grandes entreprises du monde comme le point de départ d‘une nouvelle ère du numérique ? 
Pour Mathieu Cunche, chercheur au laboratoire CITI¹ et membre de l’équipe PRIVATICS, le métavers pourrait donner du grain à moudre pour les chercheurs et les législateurs en matière de protection des données utilisateurs : un comble pour le groupe d’entreprises américain dont les pratiques controversées continuent d’attiser la méfiance du public. 

Réalité virtuelle, internet augmenté, jeu-vidéo… Dans sa vidéo de présentation, Marc Zuckerberg annonce que le métavers gommera les frontières et les distances en permettant à des gens des quatre coins de la planète de se retrouver dans cet univers virtuel, avec une « sensation de présence ». Mais de quoi parle-t-on au juste ? 
Il s’agirait d’une sorte de réseau social augmenté dans lequel les utilisateurs pourraient évoluer avec des avatars dans un univers complet composé de zones, de paysages, de bâtiments et d’autres personnes. Son environnement graphique s’apparenterait à celui d’un jeu-vidéo MMO², à la différence près que la navigation et l’interaction avec les contenus ne se ferait plus à travers un clavier, une souris ou une manette, mais avec son corps, des gestes et un équipement de type réalité virtuelle. Le métavers serait un espace qui pourrait réunir et remplacer en son sein, tous les services de type vidéo, visio, Web et chat pour les retrouver dans une seule et même entité. Par exemple pour une réunion de travail à distance, nous n’aurions plus qu’à enfiler un casque de réalité virtuelle, nous connecter à la salle de réunion virtuelle et rejoindre les avatars de nos collègues assis autour de la table comme si nous y étions, en totale immersion.

Capture d'écran Youtube Meta

Quelles sont les différences avec un jeu-vidéo de rôle en ligne ? Est-il prévu que les interactions dans le métavers aient des répercussions sur le monde réel ? 
Lorsque vous jouez à un jeu-vidéo, vous avez des missions à accomplir qui sont cadrées par un contenu « limité » créé par l’éditeur. Dans le métavers, chaque utilisateur pourrait créer des lieux et du contenu, comme c’est déjà le cas des réseaux sociaux et du Web 2.0 où tous les utilisateurs sont les principaux contributeurs au contenu. Marc Zuckerberg ne donne pas de détails sur le niveau de personnalisation de son propre univers virtuel, mais j’imagine que comme il est possible de faire des pages web à son image, il sera possible de personnaliser ses espaces virtuels pour le rendre le plus attrayant possible, notamment pour les entreprises qui doivent soigner leurs vitrines. L’opposition entre monde en ligne et monde réel n’est pas encore très clair dans les explications données par Zuckerberg, mais aujourd’hui, les actions que vous réalisez en ligne ont déjà des conséquences directes sur le monde réel : lorsque vous faites une commande sur internet, elle arrive chez vous, ou même lorsque vous publiez un tweet, il y a des lecteurs qui lisent votre contenu et qui sont bien « réels ». Avec le métavers, la frontière risque de devenir plus fine, alors je pense qu’il vaut mieux parler de « monde physique » et de « monde numérique ». 

Plusieurs tentatives de création de ce type d’univers ont été faites avant cela, comme le jeu Second Life, mais sans grand succès. Est-ce un pari techniquement fou ? Quelle différence avec tout ce qui a été fait auparavant ?
Depuis Second Life en 2003, les technologies ont bien évolué et les interfaces de réalité virtuelle sont maintenant convaincantes et de bonne qualité. Ce jeu était l’initiative d’un éditeur indépendant avec moins de moyens qu’en mettra l’entreprise de Zuckerberg, donc on peut s’attendre à des choses surprenantes dans quelques années même si aujourd’hui, personne n’a envie de passer plus d’une heure dans un casque de réalité virtuelle. Ce projet pose bien sûr des questions techniques mais le véritable enjeu sera de créer un outil régulé capable de protéger les données et les utilisateurs pour que le métavers ne devienne pas une simple extension des dangers que nous connaissons déjà sur Internet, doublés de ceux de la vie dans le monde physique. En matière de collecte de données, il ne faut pas être dupe, ce projet sera une poule aux œufs d’or pour le groupe américain. Les données sont le nouveau pétrole des entreprises du 21e siècle et grâce à quelques capteurs, ça n’est plus un clic ou un temps de visionnage que l’on pourra récolter, mais des données sensorielles qui pourront permettre de cibler encore beaucoup plus l’utilisateur. 

Quid des responsabilités juridiques ? Pensez-vous qu’il puisse y avoir des lois dans un univers parallèle virtuel ?
La régulation est indispensable bien-sûr mais nous sommes toujours sur une problématique qui n’est pas résolue avec l’internet aujourd’hui : quelle justice numérique ? Qui pour faire appliquer les lois dans des pays qui n’ont pas la même législation ? Il existe déjà une sorte d’arbitraire de la part des réseaux sociaux qui censurent certains types de contenu donc il y a déjà une certaine forme de législation à l’intérieur même de l’outil. On imagine que ça sera la même chose pour le métavers. Même si on peut envisager différentes versions et lieux avec des règles différentes qui respectent les lois locales, la question de la législation déjà si vaste avec l’internet 2.0, restera centrale.

En matière de travaux de recherche au sein de l’équipe PRIVATICS, cela pourrait-il vous donner matière à rechercher ?
Si la révolution est de l’ampleur annoncée par Marc Zuckerberg, il est certain que de nouvelles thématiques émergeront en matière de protection des utilisateurs et sur les données collectées via les différents capteurs utilisés pour la réalité virtuelle. Il y a une question qui m’intéresse particulièrement, c’est celle que la délimitation des périmètres de consentement. Aujourd’hui, lorsque vous acceptez des cookies de navigation, elles sont relatives à un site internet donné. Dans le métavers, comment va-t-on délimiter les espaces ? C’est une problématique à laquelle je suis curieux d’avoir la réponse, mais le métavers risque d’en soulever une infinité proportionnelle à l’ambition du projet de Zuckerberg.

Capture d'écran Youtube Meta

 

[1] Centre d’Innovation en Télécommunications et Intégration de service (INSA Lyon/INRIA)
[2] Massive Multiplayer Online : jeux de rôle en ligne

 

Le saviez-vous ? La nuit, toutes les cours d’écoles irradient ! Ils râpent quelques genoux innocents le jour et renvoient dans l’air la chaleur accumulée la nuit : les revêtements d’asphalte noir des cours d’écoles ont été le sujet d’étude d’Hervé Rivano, professeur des Universités et chef de l’équipe AGORA¹ du laboratoire CITI². En collaboration avec la Ville de Villeurbanne et l’école urbaine de Lyon, les chercheurs ont étudié le phénomène des ilots de chaleur urbains depuis les cours d’école. Hervé Rivano explique comment l’expérimentation pluridisciplinaire a fait naître un jeu d’éducation à la donnée à destination des enfants. « Ça va chauffer ! ».

Un kit pédagogique a été développé suite à une expérimentation scientifique dans les cours de deux écoles villeurbannaises. En quoi les travaux de recherche ont-ils consisté ? 

Tout a commencé en 2018 lorsque la Ville de Villeurbanne a entamé une réflexion sur la problématique des ilots de chaleurs et à la façon de réaménager les surfaces urbaines pour réduire leurs effets. Pour cela, la ville a expérimenté dans la cour de l’école Édouard-Herriot, un nouvel enrobé clair et poreux pour diminuer la température du revêtement et ajouté des espaces végétalisés pour favoriser l’ombre et l’évapotranspiration. Elle a ensuite fait appel à notre équipe, et avec l’aide de géographes de l’Université Lyon 3 nous avons mesuré l’impact de ces transformations graâce à des micro-capteurs thermiques. En couplant les résultats relevés avec des données historiques issues de mesures satellites, nous avons réussi à identifier les ilots de chaleurs dans le quartier de l’école et ses environs : globalement, le nouvel aménagement avait un impact. En pleine journée, on a mesuré un écart de presque 8°C sur la température au sol. Mais il restait toujours un point que nous n’avions pas encore résolu : satisfaire la curiosité des enfants de l’école pour lesquels notre présence dans leur cour n’est pas passée inaperçue. C’est ainsi qu’est né « Ça va chauffer ! ».

 

Crédits : Lou Herrmann

Se représenter le travail des chercheurs lorsque l’on a 10 ans est certainement une chose difficile. Comment le kit amène à la compréhension des notions que vous travaillez quotidiennement ? Quels ont été les objectifs pédagogiques ? 

Effectivement, la « donnée » était une chose très nébuleuse pour la plupart des élèves. Mais c’est en cela que l’expérience a été enrichissante. Dès la rentrée qui a suivi nos études, nous avons accompagné les enseignants volontaires pour leur permettre de sensibiliser leurs élèves à la donnée environnementale et numérique, et à l’impact des activités humaines sur l’écosystème. Grâce à l’association Fréquence Écoles, spécialisée dans l’éducation aux médias numériques, nous avons préalablement testé « Ça va chauffer ! » dans deux classes. Et le challenge a été relevé : les classes travaillent sur la donnée numérique sans jamais toucher un écran. Concrètement, le kit est un jeu de « datavisualisation tangible ». Plusieurs scénarios invitent à représenter les données, ici des températures chiffrées, en utilisant des éléments tangibles comme des lego ou des allumettes. Chaque équipe doit ensuite expliciter ses choix de représentation à la classe et il y a évidemment des choses très surprenantes qui ressortent. L’intérêt est de faire mobiliser des concepts mathématiques ou des symboliques dont ils n’ont pas conscience, et de s’apercevoir que leurs propres conceptions ne sont peut-être pas les mêmes que celles de leurs camarades.

Crédits : Ville de Villeurbanne

L’exercice est donc d’utilité scientifique et citoyenne. Pourquoi est-ce important de les sensibiliser à la data ? 

Je crois que c’est une volonté commune que nous avions avec Fréquence Écoles et l’École urbaine de Lyon, de donner les clés de compréhension aux citoyens pour qu’ils soient en capacité de vivre dans une société numérique. Un chiffre n’est pas une vérité absolue et objective, même s’il provient d’une machine, pour la simple et bonne raison que celle-ci a été paramétrée selon des choix humains, et que le chiffre peut aussi contenir des incertitudes de mesure. C’est une notion qui est parfois difficile à comprendre, pour petits et grands ! Et c’est ici que nos interventions ont été pertinentes car elles ont d’abord permis d’expliquer cela aux enfants, mais surtout, elles ont donné du grain à moudre sur la façon dont ces esprits plus ou moins vierges de préconceptions, appréhendent des concepts inconnus. L’explication par la représentation permet de faire abstraction de l’aspect quantitatif de la donnée, qui fait d’ailleurs souvent dire des bêtises aux journalistes par exemple. Les élèves se focalisaient surtout sur le côté qualitatif de la donnée. 

Crédits : Fréquences écoles

En tant qu’enseignant à des plus grands élèves, que retenez-vous de cette expérience ? 

Ce n’est pas tant sur la technique que j’ai appris, mais plutôt sur la capacité des jeunes esprits à créer et s’approprier des concepts de manière intuitive. En tant qu’enseignant, et être humain, on a tendance à imposer notre propre représentation en la transmettant à nos étudiants. Et lorsque vous envisagez la transmission du savoir autrement, avec ici une approche dite « par problèmes » comme nous l’expérimentons au département FIMI, les acquis sont différents. Avec « Ça va chauffer ! », on donne du grain à moudre aux élèves pour voir ce qu’ils en font. Résultat : la solution au problème s’impose à eux, et ils ont appris par eux-mêmes. C’est un super projet qui nous a fait comprendre plein de choses. J’espère qu’une fois mis en libre accès, le kit « Ça va chauffer ! » pourra irradier dans d’autres écoles. Et même s’il n’est qu’un ‘produit dérivé’ de nos recherches au sein du laboratoire CITI, il a répondu à un objectif personnel : apporter la connaissance jusqu’aux enfants car mon rôle de chercheur est aussi de contribuer à faire avancer la société avec mes recherches. 

Plus d’informations : 

¹ AlGorithmes et Optimisation pour Réseaux Autonomes
 ² Centre d’innovation en télécommunications et intégration de services (INSA Lyon/INRIA)
 ³ Formation Initiale aux Métiers d'Ingénieur

 

 

Chaque jour, un adulte respire près de 15 000 litres d’air. Pur, l’air ? Rien n’est moins sûr. 
À l’heure où la santé des populations est mise à mal par un virus d’ampleur mondiale, l’INSA Lyon officialise son alliance avec Atmo Auvergne-Rhône-Alpes, pour travailler à l’amélioration du premier élément nécessaire à la vie : l’air. 
Rencontre avec Nicolas Rivière, adjoint en charge de l’enjeu de recherche « Environnement : Milieux Naturels Industriels et Urbains » à l‘INSA Lyon et porteur de la chaire de recherche nouvellement créée, accompagné de Claire Chappaz, adjointe pour l’innovation et le développement chez Atmo Auvergne-Rhône-Alpes.

La qualité de l’air : un enjeu de santé public majeur 
« Pic de pollution, pensez aux transports en commun ». Un message d’alerte pour prévenir d’un épisode de pollution qui s’affiche sur les panneaux lumineux des grandes villes, désormais avec une certaine habitude. Malheureusement, ces « pics » ne sont que la partie visible d’une pollution quotidienne dont les principales sources sont identifiées : les activités de transport routier, industrie, chauffage résidentiel et agriculture libèrent plus de cinquante gaz et particules nuisibles et modifient la composition de l’air, quotidiennement.

De toute évidence néfaste pour l’environnement et la biodiversité, la pollution de l’air l’est d’autant plus pour la santé des populations. Chaque jour, les « AASQA », les associations agréées de surveillance de la qualité de l’air, sont chargées d’étudier très précisément la composition de l’air et évaluent l’exposition des citoyens aux différentes composantes de l’atmosphère. « L’Agence nationale de santé publique a estimé en 2016 l’impact sanitaire de la pollution de l’air à 48 000 décès prématurés, soit 9% de la mortalité en France. Face à ce constat, il est urgent d’apporter des informations locales encore plus précises et contextualisées, tant pour permettre aux citoyens de connaître la composition de l’air qu’ils respirent, que pour aider les décideurs à protéger notre santé et notre environnement », introduit Claire Chappaz, adjointe unité innovation et développement chez Atmo Auvergne-Rhône-Alpes.

Unir ses forces pour la recherche sur l’air
Dans ce contexte, Atmo et l’INSA Lyon travailleront main dans la main dans le cadre d’une chaire de recherche et d’enseignement, avec l’ambition de lever les verrous scientifiques qui persistent en matière de surveillance de la qualité de l’air. « Le cadre donné par cette alliance nous permettra de concentrer nos recherches sur deux thématiques : d’abord sur la fiabilité des données relevées par les dispositifs de mesure innovants que sont les micro-capteurs, et puis nous concentrerons nos efforts sur la modélisation et la représentation de la qualité de l’air », explique Nicolas Rivière, porteur de la chaire à l’INSA Lyon. « Trois de nos laboratoires de recherche ont été sollicités pour s’impliquer dans les travaux. Le LIRIS¹, pour son expertise sur le traitement de données et des apprentissages statistiques. Le Citi², sur l’aspect de l’internet des objets et des capteurs embarqués. Et le LMFA³, pour son regard sur la simulation des écoulements et de la pollution », ajoute Nicolas.

Innovante, la chaire souhaite faire travailler ensemble des experts de domaines variés, de l’informatique à l’électronique, en passant par les mathématiques ou la modélisation numérique. « Avant le lancement officiel de cette chaire, des partenariats existaient déjà entre Atmo et certains de nos laboratoires. En réalité, une dizaine de laboratoires de l’INSA menait déjà des recherches en lien avec la qualité de l’air, extérieur comme intérieur », intime l’enseignant-chercheur.

Une alliance pour la mobilisation et la sensibilisation citoyenne
S’il est largement accepté que la pollution atmosphérique impacte négativement la santé, aujourd’hui plus que jamais, les citoyens sont inquiets sur la qualité de l’air qu’ils respirent. Mais cette préoccupation n’a pas toujours été si forte. Pour Nicolas Rivière, une explication existe. « L'air que nous respirons et sa qualité ont un impact direct sur nos santés, au même titre que la nourriture que nous mangeons ou l'eau que nous buvons. Pourtant, respirer ne demande pas de réflexion, à la différence de faire ses courses. Cela met souvent les préoccupations liées à la qualité de l'air sur un plan différent, même pour des citoyens très engagés en matière d'environnement, comme le sont de plus en plus nos élèves-ingénieurs. Faire connaître les pratiques et faire prendre conscience des expositions est important », explique-t-il.

L’ambition seconde des porteurs de l’alliance est d’associer les avancées des recherches à des actions de mobilisation et de sensibilisation qui pourraient prendre la forme d’ateliers de conception de capteurs, de création de supports de visualisation en temps réel et de contrats doctoraux… Le programme « air et engagement sociétal » co-conçu par Atmo et l’INSA Lyon à destination de tous les membres des parties prenantes, permettra de démultiplier la portée des recherches. « La participation citoyenne est quelque chose que nous mettons en avant depuis de nombreuses années car cela constitue un puissant levier de mobilisation et d’incitation à l’action. Le bénéfice pour la santé des populations et l’impact sur l’environnement se trouvera par une multitude d’actions, collectives ou individuelles. Et pour cela, il est impératif de faire connaître les leviers d'amélioration de la qualité de l’air », conclut Claire Chappaz.

 

 

• En savoir plus, lire le communiqué de presse : Alliance ATMO_INSA Lyon : l’air, notre bien commun : un enjeu de santé & d’innovation, une mobilisation citoyenne !

 

 ¹Laboratoire d’informatique en images et systèmes d’information (INSA Lyon, Lyon 1, Lyon 2, ECL, CNRS)

 ²Centre d’innovation en télécommunications et intégration de service (INSA Lyon, INRIA)
 ³Laboratoire de mécanique des fluides et d’acoustique (ECL, INSA Lyon, Lyon 1, CNRS)
 

Campus d'Oyonnax. Le recteur Olivier Dugrip était en visite au PlastiCampus de Bellignat. Il a échangé avec les étudiants insaliens du Haut-Bugey du parcours de formation en plastronique sur leurs perspectives d’avenir.

En finale. Serveur cloud personnel connecté utilisant des disques durs revalorisés, Hurricane proposer de se libérer des grands noms du stockage en ligne par une approche éco-responsable. Le projet, porté par des élèves de l’INSA Lyon, est en finale du concours Coup2boost.

Formation durable. Bertand Raquet a répondu aux journalistes d'Usbek&Rica concernant les défis des sociétés modernes qui s’imposent aux ingénieurs de demain. Pour le président du Groupe INSA, aucun doute : «  Tout ingénieur devra demain intégrer les enjeux climatiques et énergétiques à son métier. » 

Objets connectés. Quatre livres blancs ont été édités par le laboratoire Citi et SPIE ICS qui travaillent dans le cadre de la chaire IoT à favoriser le développement de l’internet des objets pour une société connectée et respectueuse de l’individu. Le premier de la série traite de la sécurisation et du respect de la vie privée de l’utilisateur. 

Ingénierie positive. Au micro de RCF Radio, l’ingénieure INSA et fondatrice de l’association La Clavette, Isabelle Huynh expose son concept « d’ingénierie positive », l'évolution de sa vie professionnelle et la place des industriels dans la transition écologique et solidaire.