Entretiens Jacques Cartier - ARDI Rhône

Billet d’étonnement
Entretiens Jacques Cartier
Objets connectés
Robotique, services, santé
30 novembre et 1er décembre 2015
Réalisé par Coraline Cherbit et François Payot,
Ce billet a été
réalisé en
partenariat avec
Arnaud Lelevé de l’
SOMMAIRE
Introduction ______________________________________________________________________ 3
Comités scientifiques _______________________________________________________________ 3
Retour sur la première journée du colloque « Robotique, services, santé » ____________________ 4
En préambule ________________________________________________________________ 4
Apprentissage et aide au geste médical ____________________________________________ 4
Robotique de service et interaction en environnement complexe _________________________ 6
Retour sur la première journée du colloque « Objets connectés » ____________________________ 6
En préambule ________________________________________________________________ 6
Plateformes pour IoT ___________________________________________________________ 6
Comment l’IoT modifie le marché de l’énergie _______________________________________ 7
Enjeux applicatifs des objets connectés : Véhicules connectés __________________________ 7
Enjeux applicatifs des objets connectés : domotique et informatique mobile ________________ 7
Etat de l’art et défis technologiques des capteurs autonomes ___________________________ 8
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INTRODUCTION
L’édition 2015 des Entretiens Jacques Cartier s’est tenue du lundi 30 novembre au jeudi 3 décembre
2015 à Lyon et à travers la région Rhône-Alpes. Quinze conférences et cinq événements spéciaux se
sont tenus lors de cette édition. Créés en 1987, les Entretiens Jacques Cartier sont un opérateur
d’envergure entre le Québec et Rhône-Alpes, entre les métropoles de Montréal et de Lyon. Ces
Entretiens ont pour vocation de favoriser les synergies dans les différents domaines de la recherche.
L’ARDI Rhône-Alpes a participé à deux journées relevant de deux colloques :


Lundi 30 novembre 2015, 1ère journée du Colloque « Robotique, services et santé » à l’INSA
de Lyon
Mardi 1er décembre 2015, 1ère journée du Colloque « Objets connectés », à l’Ecole Centrale
de Lyon.
Ces deux colloques se déroulaient sur deux jours. Nous relatons dans ce billet d’étonnement les
points principaux abordés lors des journées où nous étions présents.
COMITES SCIENTIFIQUES
Colloque « Robotique, services et santé »
France
Arnaud LELEVÉ, Maître de Conférences, Laboratoire Ampère, UMR CNRS 5005, INSA Lyon
Bertrand MASSOT, Maître de Conférences, Laboratoire INL, UMR CNRS 5270, INSA Lyon
Norbert NOURY, Professeur des Universités, Laboratoire INL, UMR CNRS 5270, Université Lyon 1
Jacques SARAYDARYAN, Maître de Conférences, Laboratoire CITI, EA 3720, CPE, Lyon
Olivier SIMONIN, Professeur des Universités, Laboratoire CITI, EA 3720, INRIA, INSA Lyon
Hervé TANNEGUY REDARCE, Professeur des Universités, Laboratoire Ampère, UMR 5005, INSA
Lyon
Québec
Hélène PIGOT, Professeure titulaire, Laboratoire de recherche DOMUS, Faculté des Sciences,
Université de Sherbrooke et Centre de recherche sur le vieillissement, Sherbrooke, Québec
Colloque « Objets connectés »
Québec
Prof. Hassan Maher, Université de Sherbrooke
Prof. Luc Frechette, Université de Sherbrooke
France
Prof. Gilles Dambrine, Université de Lille 1 / IEMN
Prof. Francis Calmon, INSA Lyon / INL
Prof. Jean-Marie Gorce, INSA Lyon / CITI
Prof. Ian O’Connor, Ecole Centrale de Lyon / INL
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RETOUR SUR LA PREMIERE JOURNEE DU COLLOQUE
« ROBOTIQUE, SERVICES, SANTE »
Les échanges entre chercheurs du Québec et de Rhône-Alpes contribuent à favoriser les alliances
dans différents domaines de recherche. Le sujet du lundi 30 novembre 2015 portait sur les avancées
de la robotique dans le domaine de l’assistance à la personne à travers trois thématiques
complémentaires :
•
•
•
Apprentissage et aide au geste pour le personnel médical
Robotique de service et interaction en environnement complexe
Habitat intelligent en santé
En préambule les interventions d’Eric MAURINCOMME, Directeur de l’INSA Lyon, puis de
Bruno BONNELL, Président de Robolution Capital et Président d’Awabot, ont fait état :
D’une part du classement mondial de l’INSA dans le Top 200 des meilleures écoles d’ingénieurs, et
des recherches et formations en matière de robotique appliquée aux domaines de l’industrie et des
services.
D’autre part de la nécessité de promouvoir la robotique dans les PME non pas en substitution des
emplois existants mais plutôt en nouvelles opportunités de développements (compétences, produits,
organisation, concurrence, etc.)
Bruno BONNEL a insisté sur les enjeux futurs de l’IA (Intelligence artificielle), dénonçant tout d’abord
la médiatisation excessive des interventions d’E. Musk, B. Gates ou S. Hawking. Si une utilisation
désastreuse de l’IA est parfaitement envisageable, elle ne doit pas occulter des utilisations bénéfiques
pour la société et porteuses d’opportunités de développement économique pour tous les pays du
monde. On ne peut pas rester hors course, il ne faut pas démotiver les jeunes.
Apprentissage et aide au geste médical est la thématique de cette première
session.
L’intervention de Minh Tu PHAM, chercheur du laboratoire AMPERE de l’INSA de Lyon porte sur les
méthodes d’évaluation du geste médical et les supports apportés au personnel médical.
La France ne publie pas les taux de mortalité attribuables aux soins. A échelle mondiale ils vont de 4 à
16 % selon les pays ce qui donne une estimation pour la France de 300 000 à 1 million de personnes
décédant chaque année des suites de soins mal exécutés. La formation des personnels est donc
parfaitement justifiée. Cependant il y a peu de formation sur simulateurs (alors que les progrès en
robotique sont significatifs et permettent des développements de mannequins artificiels de plus en
plus réalistes) et l’évaluation des gestes restent assez subjectives quand les méthodes dépendent de
dires d’experts. Il faut développer et se doter en France de simulateurs en plus grand nombre et
adopter des méthodes d’évaluation objective via marqueurs et caméras qui permettent une mesure
efficace du geste de soin.
Le Docteur Xavier MARTIN, (Chirurgien urologue, Responsable du Service d’urologie et de
transplantation d’organe de l’Hôpital Édouard Herriot, porteur du projet SAMSEI, et directeur de l’école
de chirurgie à Lyon) fait part de ses réflexions relatives à la précision du geste chirurgical. Il nous
invite à considérer que le geste chirurgical est un concept qui dépasse le geste lui-même et intègre en
réalité tout un environnement. Le bloc opératoire est de plus en plus connecté, les équipes doivent se
coordonner (disciplines complémentaires), les dispositifs sont techniquement plus performants, et tout
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ceci conduit à des opérations toujours plus pointues. Malgré tout, c’est le chirurgien qui opère, et
même assisté par un robot c’est de sa bonne condition physique et intellectuelle que dépend la
« précision du geste chirurgical ». La concentration avant toute opération délicate relève des mêmes
mécanismes que ceux des sportifs de haut niveau (Exemple du skieur qui revisite en pensée chaque
virage du slalom avant le départ).
Sylvain MARTEL, (Professeur et Directeur du Laboratoire de nanorobotique, Département de génie
informatique et de génie logiciel, Institut de génie biomédical, Polytechnique Montréal, Québec)
présente, parmi les travaux de son laboratoire, « La nanorobotique pour mieux cibler les zones
cancéreuses à traiter ». Partant du constat de l’absence de ciblage des traitements par
chimiothérapie, l’équipe a développé un procédé consistant à utiliser le réseau vasculaire (environ
100 000 km !) pour conduire à l’intérieur même de la tumeur les éléments qui vont la détruire sans
risque de détérioration des tissus sains. L’acheminement des molécules se fait à dos de bactérie : il
faut en effet passer par des capillaires de diamètre <2µm et larguer les molécules du traitement dans
la zone cancéreuse. Le candidat est une bactérie magnétotactique sur laquelle sont greffés des
liposomes porteurs des molécules « tueuses ». Ces bactéries sont acheminées vers la zone ciblée par
un dispositif générateur de champs magnétiques. Sensibles (et très réactives) à l’orientation des
lignes du champ magnétique elles vont rapidement migrer vers la zone ciblée, et, étant
particulièrement actives en milieu anaérobie, elles vont se concentrer à l’intérieur de la tumeur, zone
anaérobie par nature. Une fois la tumeur détruite, elles disparaissent d’un milieu redevenu aérobie.
Le procédé de greffage chimique des liposomes sur la bactérie étant au point, l’équipe est en train de
développer une plateforme de production de champs électromagnétiques permettant de diriger ces
nanorobots vers la cible considérée.
Mahdi TAVAKOLI (Professeur Associé, directeur du laboratoire « Telerobotic & Biorobotic Systems »,
département « Electrical and Computer Engineering », University of Alberta, Edmonton, Alberta,
Canada) explicite les travaux de son laboratoire dans le contexte de vieillissement de la population. La
rééducation, la chirurgie et la thérapie assistée par robot sont trois domaines d’applications de
l’assistance robotisée. Par exemple, la rééducation post-traumatique, peut être réalisée à distance par
le praticien (télé-haptique : opération des gestes avec retour d’effort) ou en différé par un système
robotique exécutant les gestes qui lui auront été appris par le praticien. La chirurgie sur cœur battant
est facilitée par l’utilisation d’un système robotisé alignant les instruments de chirurgie sur la fréquence
de déformation du cœur afin d’éviter des collisions qui peuvent être traumatiques. En radiothérapie de
la prostate, la précision du geste d’introduction d’aiguilles vers les zones ciblées est améliorée par un
retour haptique sur le poignet du praticien : un bracelet à retour d’effort renseigne le chirurgien sur son
action immédiate (tourner, pousser, pousser en tournant, etc.)
Le programme SAMSEI est présenté par Loïc DRUETTE (Coordonnateur du projet à l’Université
Lyon 1). SAMSEI (Stratégies d’Apprentissage des Métiers de Santé en Environnement Immersif) a été
l’un des trois projets lyonnais sélectionnés dans le cadre du Grand Emprunt (IDEFI) lancé par le
Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche pour promouvoir des programmes
pédagogiques innovants d'excellence. Doté de 4,5 millions d’euros sur 7 ans pour mettre en œuvre un
programme pédagogique, ce projet développe des principes de simulation type « serious games »
pour un apprentissage participatif et immersif destiné aux étudiants de toutes les filières de santé de
l’Université Lyon 1 et de ses partenaires. Les principales difficultés sont liées au coût important des
plateformes (matériels + formateurs) et aux problématiques de réalisme des réponses aux stimuli des
mannequins développés : les dispositifs utilisant l’image et le son sont plutôt au point, les procédés
haptiques sont encore à améliorer.
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Robotique de service et interaction en environnement complexe
L’évolution de la robotique en réadaptation vue par François MICHAUD (Professeur, Directeur du
regroupement stratégique sur l’Ingénierie de technologies interactives en réadaptation, Directeur du
laboratoire IntRoLab sur la robotique interactive, interdisciplinaire, intelligente et intégrée, Chercheur
et Fondateur de l’Institut interdisciplinaire d’innovation technologique, Université de Sherbrooke,
Sherbrooke, Québec, Canada) s’inscrit dans le contexte d’une robotique de service en environnement
complexe. Les solutions proposées portent sur les réalisations de composants mécatroniques dont les
propriétés de résilience sont exploitables en robotique pour la réadaptation. Par exemple, une
plateforme à 4 roues motrices et pivotantes sur 180° permet une fonction facilitante de
l’omnidirectionnalité. Un simple effort dans une direction donnée…et les roues s’orientent dans l’axe
souhaité. Autre exemple, les actionneurs à résistance variable (actionneurs magnéto rhéologiques)
sont des fonctions particulièrement adaptées aux exosquelettes. D’autres points abordés concernent
la boule robot qui joue avec les enfants autistes, la téléprésence via BEAM, le robot qui suit les
conversations du regard ou guide son propriétaire dans un environnement complexe.
RETOUR SUR LA PREMIERE JOURNEE DU COLLOQUE
« OBJETS CONNECTES »
En préambule, Frank DEBOUCK, Directeur de l’Ecole Centrale de Lyon, et Ian O’CONNOR,
Professeur à l’Ecole Centrale de Lyon, ont rappelé que ce colloque favorisait la collaboration entre les
centres de recherche sur les nanotechnologies et les objets connectés français et québécois. Une
définition des objets connectés a été donnée : « systèmes embarqués ultra-faible consommation
(pJ/bit) pour instrumenter et interagir avec l’environnement physique en temps réel et de manière
autonome ». Les applications de l’IoT (Internet of Things) sont nombreuses : industries, mobilité, santé
/ bien-être, énergie, environnement, agriculture, bâtiment et ville intelligente, sécurité, etc. La
multiplication du nombre de capteurs prévue d’ici 2020 a été soulignée, dans le même temps que
l’augmentation de la puissance de calcul des systèmes informatiques, qui laissent augurer un
foisonnement d’objets connectés dans les années à venir (un marché estimé à 502 milliards d’objets
connectés dans le monde en 2020 d’après l’étude Cisco ISBG, 2011).
Plateformes pour IoT
Lors de la première keynote, Thomas NOEL du Laboratoire iCube (Strasbourg), a présenté la
plateforme FIT IoT-LAB, plateforme expérimentale pour l’internet des objets. Cet Equipex (équipement
d’excellence financé par le Programme Investissements d’Avenir) sert à réaliser des expérimentations
reproductibles à toute échelle. Cette plateforme pour environnements fixes ou mobiles supporte plus
de 2700 capteurs sans fil à réserver répartis sur six sites français, dont un se situe à l’INRIA de
Grenoble. Cette plateforme a permis le lancement de plus de 11 000 expériences, à de plus de
10 000 utilisateurs répartis dans plus de 45 pays. A Strasbourg, une salle dédiée permet de simuler
des scénarios sur l’Usine du Futur avec des robots mobiles. Le projet UBIQUITY a ensuite été
présenté. Cette expérimentation à grande échelle a pour objectif d’évaluer l’influence d’un îlot vert sur
un quartier donné. Des capteurs sans fils, longue portée, supportant pluie et vent ont été installés à
Strasbourg, formant un réseau communiquant autonome (alimenté à l’énergie solaire).
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Comment l’IoT modifie le marché de l’énergie
Lors de la seconde keynote, Robert PLANA de General Electric Global Research a abordé la
problématique énergétique. De multiples défis sont à l’œuvre qui ont un impact sur la production et le
management de l’énergie : croissance de la population, concentration des habitants dans les villes et
pays émergents, changement climatique, intermittence des énergies renouvelables, raréfaction des
ressources, etc. Face à ces challenges, l’ « industrie augmentée » peut être une solution grâce au
monitoring, à la robotique, à la convergence hardware / software, aux exosquelettes. Les briques
technologiques nécessaire pour cette usine augmentée sont : la miniaturisation et les
nanotechnologies, la communication (adapter la solution technologique au scénario), l’énergie
(maintenir des niveaux de sécurité, de qualité de service et de redondance pour les infrastructures
critiques), le prototypage et le design, la virtualisation. Ces technologies favorisent les économies
grâce à la maintenance prédictive.
Enjeux applicatifs des objets connectés : Véhicules connectés
Razvan STANICA du CITI Lab (Centre of Innovation in Telecommunications and Integration of
service, Villeurbanne) a présenté les enjeux du véhicule connecté. Après 15 années de recherche sur
la communication des véhicules, ce qui est relativement peu, plusieurs avancées : des bandes de
fréquence sont dédiés aux véhicules (75 MHz aux USA, 30-50 MHz en Europe), deux architectures
sont standardisées (IEEE WAVE et ETSI ITS), des prototypes ont été testés et des produits
annoncés. Des limites sont également atteintes : régulations retardées, combat d’arrière-garde entre
opérateurs mobiles, et de nombreuses questions de sécurité. Les applications pour la communication
dans les véhicules sont multiples : sécurité routière (gestion des intersections par exemple), gestion
de trafic, multimedia via internet pour l’entertainment (surtout si le conducteur ne pilote plus dans le
cas d’un véhicule autonome), cartographie (les capteurs du véhicule récupèrent des données sur
l’environnement). Les technologies de communication pouvant être utilisés dans ces véhicules
connectés sont évoquées : le réseau mobile LTE, le réseau sans fil IEEE 802.11.P et la
communication en lumière visible. L’équipe UrbaNet (pour « Urban Networks ») associant INRIA et
INSA Lyon a été présentée, et travaille autour des problématiques d’étude et de développement de
réseaux capillaires prenant en compte les spécificités de l’environnement urbain.
Enjeux applicatifs des objets connectés : domotique et
informatique mobile
Pierre-Yves GROUSSARD du Laboratoire DOMUS de l’Université de Sherbrooke (Québec) présentait
les avancées scientifiques dans les environnements connectés pour l’assistance cognitive. Depuis
2002, le laboratoire DOMUS étudie l’assistance cognitive, le suivi médical et la télévigilance auprès
des personnes avec troubles cognitifs. Les résultats de ses recherches sont applicables aux
personnes atteintes de déficits cognitifs imputables en particulier à des traumatismes crâniens, à la
schizophrénie, à la maladie d’Alzheimer et à la déficience intellectuelle. Ce laboratoire dispose de
deux axes de recherche : la santé et l’informatique, axe qui intéresse cette présentation.
Parmi les travaux de recherche du laboratoire :


Un appartement laboratoire fonctionnel intelligent (équipé de très nombreux capteurs) dans
lequel sont réalisées des expériences avec des personnes extérieures.
Une résidence pour usagers victimes de traumatismes crâniens (laboratoire vivant ou living
lab) qui a pour objectif de créer un environnement de recherche en milieu réel unique.
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


Des réalisations pour l’organisation et l’exécution des tâches, telles qu’un calendrier pour
personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer, un assistant culinaire pour aide à la réalisation
des repas.
Un environnement connecté pour dépistage précoce de la démence.
Un kit d’assistance aux aidants et personnes en perte d’autonomie sur la problématique
d’errance nocturne.
Un des atouts de ces recherches menées au laboratoire DOMUS de l’UdeS est l’approche
interdisciplinaire associant de nombreux spécialistes issus de métiers différents : informaticiens,
ingénieurs, psychologues, ergonomes, designers, etc.
Etat de l’art et défis technologiques des capteurs autonomes
L’après-midi consistait en plusieurs présentations des travaux de chercheurs sur les défis
technologiques des capteurs autonomes :

Stéphane MONFRAY de STMicroelectronics a abordé les technologies innovantes de
récupération d’énergie pour les capteurs autonomes, en particulier les récupérations
mécanique et thermique, au travers d’une membrane piézo-électrique associée à une micro
batterie.

Dominique MORCHE du CEA Leti présentait une plateforme flexible bicéphale adaptable à
ultra faible énergie, permettant une communication RF pour capteurs sans fils basse
puissance.

Laurent CLAVIER de l’IEMN (Institut d’Electronique de Microélectronique et de
nanotechnologie) / Telecom Lille exposait ses travaux sur la fiabilité des communications et
basse consommation pour capteurs autonomes, en abordant la problématique de
l’interférence.

David DANOVICH de l’Université de Sherbrooke (Québec) présentait ses travaux de
recherche sur les nouveaux matériaux et procédés nécessaires pour l’intégration hétérogène
à l’échelle d’encapsulation microélectronique, plus spécifiquement sur l’intégration 2.5 D
hétérogène.

Gabriel PARES du CEA Leti a dévoilé ses travaux de recherche actuels sur les interposeurs
2.5 D en silicium, une technologie intéressante pour l’internet des objets.

Julien DARANLOT du CEA Leti présentait la technologie CoolCube développée dans son
laboratoire, consistant en une intégration 3D innovante.

Dominique DROUIN de l’Université de Sherbrooke présentait ses travaux de recherche sur la
nanofabrication et l’intégration 3D grâce au procédé de fabrication Nanodamascene.
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