1. •Description à l‘ULB
   

2. •Objectifs
   

3. •Équipe
   

4. •Réalisation pratique
   

5. •Outils
   

6. •Exemples (Poster et rapport 2010-2011)
   

7. •Propositions
   

8. •Photos 2011-2012
   

9. •Groupes 2011-2012
   

Dr. V. Berten et Prof. T. Lenaerts

2010 - 2012

Équipe

Catharina Olsen

Yann-Aël Le Borgne

Luciano Porreta

Dr. Vandy Berten,

Prof. Tom Lenaerts, 

Objectifs

Ce projet d’année a principalement deux objectifs :

1. •Réaliser un projet d’ampleur dans le contexte des cours de BA3 liés à l’algorithmique (Modélisation et Simulation ; Algorithmique 3) ;
   

2. •Initier les étudiants à la recherche scientifique, ainsi qu’à la communication et la vulgarisation de sujets actuels complexes en informatique.
   

Pour atteindre ces objectifs, ce projet, réalisé par groupes de 4 étudiants, contiendra trois parties :

1. •Dans un premier temps, il s’agira d’étudier un sujet scientifique, de faire une petite recherche bibliographique et un état de l’art ; On entend par "état de l'art" un exposé des connaissances actuelles sur le sujet. On vous demande donc de rechercher diverses sources traitant de la question qui vous intéresse (livres, articles scientifiques, publications diverses, site web, ...), et de résumer de façon structurée et pédagogique l'état de la science et des technologies en la matière.
   

1. Nous insistons sur le fait qu'il vous est demandé d'exprimer dans vos propres mots ce que vous avez compris de vos lecture, et certainement pas de faire un "copier-coller" d'articles trouvés. Le plagiat ne sera en aucun cas toléré, et pourra entraîner l'annulation du projet. Pour en savoir plus sur le plagiat et comment l'éviter, voir http://www.bib.ulb.ac.be/fr/aide/eviter-le-plagiat/index.html
   

1. •Ensuite, on identifiera une question, un algorithme, un système ou autre, qui peut se prêter à une implémentation, une simulation, ...
   

1. •Pour finir, les étudiants réaliseront d’une part un rapport contenant l’état de l’art qu’ils ont réalisé, ainsi qu’une description de l’implémentation réalisée, des difficultés rencontrées, des conclusions que les simulations (si applicables) ont permis de tirer. D’autre part, lors de la semaine du Printemps des Sciences (19-25 mars 2012), les étudiants tiendront un stand, présentant l’état de l’art réalisé (en s’adaptant au public) et quelques démonstrations.

Réalisation pratique

Ce projet s’étendra sur une grande partie de l’année. Différentes étapes permettront de structurer ce projet.

Préférences des sujets (Vendredi 28/10/2011)

Chaque groupe, de 4 étudiants, nous remettra deux sujets (un premier et un second), soit parmi un de ceux proposés ci-dessous, soit hors de la liste, mais devant avoir une connexion très claire avec l’un des thèmes suivants, et pouvant se prêter à une simulation ou autre type d'implémentation (le thème général de l’Expo 2012 étant “Une énergie durable pour tous”) : Solaire, Bio-énergie, Hydrolique/éolien, Nucléaire, Gestion de l’énergie et Carburants du futur.

Si vous n’avez pas un groupe complet,  remettez nous aussi une liste des sujets préférés et nous regarderons pour les autres membres de votre équipe.

Envoyez vos préférences à Vandy Berten (vandy.berten@ulb.ac.be) et mettez dans le sujet la description “[PROJBA3]”

Dès que possible, nous attribuerons les sujets aux groupes, en essayant de respecter au maximum les préférences.

Définition du sujet (pour le 15/11/2011)

Chaque groupe remettra un document (en PDF) de maximum de 5 pages détaillant de façon plus précise le sujet qui sera étudié, une bibliographie des articles qui seront utilisés, un paragraphe pour chaque article qui explique l’importance et la pertinence pour le projet  et décrivant l’implémentation qui sera réalisée. L’équipe encadrante pourra alors éventuellement “rectifier le tir”, ou adapter la proposition aux difficultés exigées.

Evaluation temporaire (Entre 12/12/2011 et 23/12/2011)

Tous les groupes présentent l’état de leur projet (logiciel et partie scientifique) pendant 10 minutes (en utilisant des slides).  Nous vous poserons quelques questions pour vérifier que votre projet avance bien. 

Démonstration (semaine du 27/02/2012 au 3/03/2012)

Chaque groupe présente le stand comme il le fera lors de l’Expo (Poster + simulation). L’exposé doit durer 15 minutes, et faire intervenir de façon équilibrée tous les membres de l’équipe. Il est important de rendre le poster et la démonstration attrayants pour des élèves du secondaire.

20% des points du  projet sont sur la qualité du logiciel et du poster montrés à ce moment.

Poster draft  (pour le 12/03/2012)

Chaque groupe nous remet le poster  qui sera utilisé lors de l’Expo.  Les informations concernant la taille du poster peuvent être trouvées ici.  Envoyez-nous aussi  une page A4 avec la description approfondie.

Printemps des Sciences (du 19/3/2012 au 25/3/2012)

Chaque stand doit être ouvert en permanence durant la semaine de l’Expo. Idéalement, chaque sujet sera présenté par 2 groupes. On demandera donc à chaque groupe d’assurer une demi-semaine de présentation. Plus de détails seront fournis quand les sujets seront distribués.

40% des points du projet sont sur la qualité de la présentation (poster inclus) et du logiciel presentés au Printemps des Sciences.

Remise du rapport (pour le 16/04/2012)

Un rapport de maximum 30 pages sera remis (en PDF + papier!!), contenant

1. 1.l’état de l’art,
   

2. 2.la description du problème étudié,
   

3. 3.un rapport d’implémentation,
   

4. 4.les résultats expérimentaux. 
   

Toutes les sources de programmes et une explication concernant la compilation et l’exécution sont envoyées par email.

40% des points du projet sont donnés pour le rapport final.

Comment le rendre:

1.Vous mettrez tous les fichiers à envoyer dans un répertoire contenant votre nom suivi par l’initiale de votre prénom en minuscules (par exemple bertenv)

2.Vous compresserez le répertoire en zip, gzip ou bzip2

3.Vous enverrez le fichier compressé en attachement à l’adresse vandy.berten@ulb.ac.be avec le sujet PROJBA3 et votre nom et prénom.

Propositions ...

Outils

1. •redacSci.pdf : Comment rédiger un document scientifique en Informatique

Deux projets ayant pour but la conception d'applications de collecte de données à faible consommation d'énergie sont proposés:

1) Collecte de données dépendant d'une alimentation par panneau solaire:

L'objectif sera ici d'optimiser la fréquence à laquelle les données peuvent être communiquées par un capteur sans fil si celui-ci est alimenté par un panneau solaire. Le groupe d'étudiant devra réaliser les taches suivantes:

* Programmation d'un capteur sans fil pour la collecte périodique de données

* Choix d'un panneau solaire pour l'alimentation du capteur

* Mise en autonomie énergétique du capteur, et optimisation de la fréquence de collecte de données.

2) Economie d'énergie par collecte de données approximée

L'ojectif sera ici de réduire la consommation d'énergie d'un capteur sans fil en réduisant les communications radio. L'idée principale de la stratégie proposée consiste à n'envoyer des données que lorsque des changements importants apparaissent dans les mesures (i.e., si les variations sont peu importantes, aucune données n'est transmises). Le groupe d'étudiant devra réaliser les taches suivantes:

* Programmation d'un capteur sans fil pour la collecte périodique de données

* Réduction des transmissions radio sur la base des variations de mesures collectées

* Analyse des gains en énergie, et optimisation de la consommation énergétique. 

Note:

La programmation se fera en utilisant le système d'exploitation TinyOS pour systèmes embarqués, basé sur une variante de C appelée NesC. Il est ainsi préférable (quoique non nécessaire) d'être familier du langage C et de linux pour la bonne réalisation de la partie programmation des capteurs.

Références:

The internet of Things - Talk by Adam Dunkels

TinyOS -

The Wireless Sensor Network Lab at the Computer Science Department -

Polastre, J.; Szewczyk, R.; Culler, D. Telos: enabling ultra-low power wireless research. In

Proceedings of the 4th International Symposium on Information Processing in Sensor Networks,  pages 364–369, 2005.

Contact : Yann-Aël Le Borgne, Catharina Olsen et Tom Lenaerts

Les capteurs sans fil sont des systèmes informatiques embarqués permettant de monitorer un environnement avec une résolution spatiotemporelle très précise. Les applications liées à ces capteurs sont très nombreuses, et l'on estime que leur marché continuera de croitre de façon exponentielle pour atteindre plusieurs milliards d'unités dans la décennie à venir. Ils sont notamment de plus en plus utilisés dans les domaines de l'industrie (tracabilité des produits agrolimentaires, surveillance des infrastructures), du développement durable ('smart homes' et 'smart grids'), de la médecine (suivi de patients à distance, contrôle sanitaire) et dans le domaine de la défense. Voir la vidéo 'Internet of Things' ci-dessous pour un aperçu des possibilités.

Énergie

Du point de vue technologique, ces systèmes possèdent typiquement un ensemble de capteurs (lumière, humidité, température par exemple), un microcontroleur, une mémoire, un système de communication radio, et une source d'énergie, le tout dans un volume pouvant atteindre seulement quelques millimètres cubes. Les applications liées aux capteurs sans fil requièrent souvent de pouvoir fonctionner de façon autonome pendant plusieurs mois ou plusieurs années. De ce fait, la gestion de l'énergie constitue l'un des défis majeurs dans l'utilisation effective de ces systèmes.

Si vous avez une proposition pour un sujet informatique qui correspond aux thèmes du Primtemps des Sciences 2012 (“Une énergie durable pour tous” - Solaire, Bio-énergie, Hydrolique/éolien, Nucléaire, Gestion de l’énergie et Carburants du futur), vous pourriez le proposer à Prof. T. Lenaerts ou Dr. Vandy Berten.

Gestion d’énergie

Très souvent, les systèmes embarqués ont des contraintes temporelles, dans le sens où on ne s'intéresse pas uniquement à l'exactitude des résultats, mais également au moment où ceux-ci sont disponibles. On parle alors de systèmes temps réel. Ces systèmes temps réel nécessitent des techniques très complexes et spécifiques pour l'organisation de la façon dont le travail est exécuté, qui sont appelées des algorithmes d'ordonnancement (temps réel).

Parmi ces systèmes embarqués, nombre d'entre eux ont des ressources énergétiques très limitées, typiquement parce qu'ils sont alimentés par des batteries. Il existe de nombreuses façons de réduire la consommation électrique d'un système embarqué, et le choix d'un algorithme d'ordonnancement adapté est l'une d'entre elles. En ralentissant le processeur quand des hautes performances ne sont pas nécessaires, ou en éteignant le processeur ou une partie du système à des moments judicieusement choisis, on peut réduire notablement l'énergie consommée par le système. De telles méthodes d'ordonnancement sont appelées « contraintes par l'énergie ».

Le projet consistera, dans un premier temps, en une brève étude de ce que sont les systèmes temps réel, et des méthodes logicielles qui existent pour en réduire la consommation énergétique.

Ensuite, on développera un outil de simulation permettant d’évaluer les économies réalisées en appliquant quelques-unes de techniques présentées dans la première partie.

Références :

Thèse de Flavius Gruian (Lund University), Energy-Centric Scheduling for Real-Time Systems

Chapitre “Ordonnancement temps réel et minimisation de la consommation d'énergie” du livre “Systèmes temps réel - Volume 2”, Nicolas Navet.

Contact : Vandy Berten et Joël Goossens

Ordonnancement temps réel contraint par l’énergie

Pour simplifier les choses de façon presque caricaturale, on pourrait dire que les «systèmes embarqués» sont les systèmes informatiques qui ne sont pas des ordinateurs au sens classique du terme. Ils sont conçus pour contrôler le système au sein duquel ils sont intégrés, tels que des voitures, avions, satellites, téléphones ou appareils multimédias divers.

Une situation idéale aurait un flux constant de vent non turbulent toute l'année, avec une probabilité minimum de rafales brusques de vent puissant.

D'autres facteurs importants pour la localisation de la turbine sont la capacité d'accéder à la demande locale ou la capacité de transmission.

Plusieurs approches de recherche opérationnelle ont été étudiées pour résoudre le problème de localisation des parcs éoliens en prenant en considération tout ces contraintes.

Le projet consistera dans une première partie en une brève étude de la littérature du problème d’optimisation de la localisation des parcs éoliens , en la compréhension de sa modélisation et en l'étude de quelques algorithmes de résolution (méthodes exactes ou heuristiques, au choix), ainsi que de la complexité de ces algorithmes. La deuxième partie concernera l’application de cette méthodologie, avec le développement d’une formulation mathématique et d'un algorithme de résolution. Les algorithmes seront enfin implémentés sur l’ordinateur et leur performances seront testées avec un petit ensemble de données.

Références

http://windenergyresearch.org/2010/10/state-of-the-art-in-wind-farm-layout-optimization/

Contact : Luciano Porretta et Bernard Fortz

Économies d’énergie

Le problème de la distribution d'énergie à coût minimal est un problème typique de la recherche opérationnelle. Il est connu dans la littérature comme le problème de flux maximal à un coût minimal. Le problème consiste à trouver le flux maximal dans un réseau étant donné  des coûts et des capacités sur les arcs. Dans la formulation générale de ce problème, le cas de défaillance d'un lien dans le réseau de distribution n'est pas pris en considération.

Le projet consistera dans une première partie en une brève étude de la littérature du problème du flux maximal à un coût minimal RT, en la compréhension de sa modélisation et en l'étude de quelques algorithmes de résolution (méthodes exactes ou heuristiques, au choix), ainsi que de la complexité de ces algorithmes. La deuxième partie concernera l’application de cette méthodologie au cas de défaillance d'un lien, avec le développement d’une formulation mathématique et d'un algorithme de résolution. Les algorithmes seront enfin implémentés sur l’ordinateur et leur performances seront testées avec un petit ensemble de données.

Références

http://denif.ens-lyon.fr/data/elements_algorithmique/1992/contenu/Elements.pdf

Contact : Luciano Porretta et Bernard Fortz

Distribution d’énergie

Indépendamment de la méthode de production d'énergie, celle-ci doit être distribuée par les sociétés sans perte de coût, tout en maintenant la disponibilité du service.

Une société de production d'énergie qui a plusieurs usines de production d'électricité et de distribution, reliées par un réseau de câbles à haute tension, est face au problème de trouver une méthode de distribution de l'énergie à ses clients en minimisant les coûts.

En faisant ce travail, ils doivent tenir compte de la perte possible de l'énergie dans la ligne de distribution, et dans ce cas ils doivent fournir une connexion alternative afin de maintenir le réseau en activité.

L'énergie éolienne est l'une des sources d'énergie les plus dynamiques dans le monde.  Elle est populaire parce qu'elle est abondante et offre à de nombreuses communautés une source locale d'électricité propre, par opposition aux combustibles fossiles importés.

Bien que l'énergie éolienne ait une image verte, déterminer l'emplacement des parcs éoliens est toujours une tâche difficile.

En règle générale, les éoliennes exigent une vitesse du vent de 10 mph (16 km / h) ou plus.

Exemples 2010-2011

1. •Poster : DI_BA3_Gr1_Poubelles-1.pdf DI_BA3_Gr1_Poubelles-2.pdf
   

2. •Rapport : rapport.pdf