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Structures de recherche

G.C. (*) -

Inria Project Labs, des recherches transversales majeures

Visualisation des 2 ventricules cardiaques et de l'architecture des fibres cardiaques à partir d'images médicales © INRIA / ASCLEPIOS

Les Inria Project Labs permettent de lancer des projets de recherche ambitieux en lien direct avec le plan stratégique de l’institut et les jalons qu'il y définit. Souvent multidisciplinaires, ils intègrent des compétences variées. Objectif : mobiliser et mettre en valeur l’expertise des chercheurs et chercheuses d’Inria autour de défis importants.

Les Inria Project Labs (IPL, anciennement "actions d'envergure") fonctionnent comme des équipes-projets inter-équipes. Ils sont donc évalués par des pairs - en général des expertes ou experts étrangers - et sont lancés pour une durée de quatre ans. Pilotés par un ou une responsable scientifique, les Inria Project Labs sont formalisés autour d’un sujet de recherche précis, avec un programme et des objectifs définis. Ils mettent en commun les ressources en "matière grise" d’un ensemble de chercheurs et chercheuses de différentes équipes-projets d’Inria mais aussi des partenaires extérieurs académiques ou industriels.

Les IPL permettent de s’organiser autour de sujets de recherche majeurs sur lesquels l’institut souhaite porter un effort particulier. Ils sont lancés en petit nombre avec des moyens significatifs. Les propositions sont instruites par la direction de la recherche. Un premier bilan a lieu à mi-parcours. Le second, qui présente les résultats obtenus, a lieu au terme du projet.

Algae in Silico : Predicting and optimizing the productivity of microalgae

Le potentiel des micro-algues a été redécouvert au cours de la dernière décennie. Ces micro-organismes seront une source d'innovations dans les domaines de l'énergie, de la chimie verte, de la nutrition humaine, de la cosmétique et de la nutrition animale. En effet, les microalgues sont reconnues pour l'extraordinaire diversité des molécules qu’elles peuvent produire: protéines, lipides, vitamines, antioxydants, pigments. Des développements économiques majeurs sont attendus à l'horizon d'une décennie.
Inria a développé au cours des dernières années, de nombreux modèles numériques à des échelles différentes, capables de décrire le comportement complexe de ces organismes, en particulier pour la modélisation macroscopique (BIOCORE ), la reconstruction du réseau métabolique (DYLISS ) ou la modélisation hydrodynamique (ANGE ). Le fort développement de la thématique offre de nombreuses possibilités de transférer les recherches dans le monde industriel très exigeant des microalgues.

L’IPL Algae in silico va impulser une nouvelle dynamique, structurera les développements réalisés au cours des cinq dernières années dans diverses équipes-projets Inria et synchronisera les avancées futures. Il contribuera à élaborer une plate-forme numérique intégrée pour la simulation "des gènes aux procédés industriels". Notre objectif est de construire un outil numérique novateur pour évaluer la performance d'une espèce donnée dans un procédé spécifique, sous un climat défini. Cet outil innovant permettra d'économiser du temps et de mieux calibrer les investissements avant de mettre en place des cultures de microalgues, tout en optimisant la production.

Equipes-projets :  BIOCORE, ANGE, DYLISS, COFFEE, IBIS, ERABLE

Partenaires : UPMC (LOV), INRA (LBE), IFREMER (PBA)

  • Site web de l'IPL Algae in Silico
  • Responsable : Olivier Bernard +33 4 92 38 77 85

Avatar

De part l’influence de géants industriels sur le domaine de la réalité virtuelle, les avatars (représentation anthropomorphique des utilisateurs en environnements virtuels) vont dans les années à venir largement se développer dans les médias immersifs (jeux vidéo, communautés virtuelles, entrainement virtuel, etc.). Cependant, les avatars échouent généralement aujourd’hui à susciter un sentiment d’incarnation (“embodiment ”) correct du point de vue de l’utilisateur. Cet échec est en partie dû à des limitations technologiques, mais aussi à un manque de compréhension des phénomènes perceptifs et psychologiques impliqués dans la création de ce sentiment d’incarnation virtuelle. Par conséquent, le but de notre projet est de développer la nouvelle génération d’avatars virtuels permettant à la fois d’obtenir des avatars facilitant l’incarnation virtuelle, mais aussi proposant des interactions plus naturelles et sociales. Atteindre nos objectifs nécessite d’adresser trois principaux défis scientifiques : 1) acquérir, modéliser et simuler des avatars avec de telles capacités, 2) concevoir de nouveaux paradigmes d'interactions 3D basés avatars, 3) concevoir de nouveaux retours multisensoriels pour mieux ressentir ces interactions de par les avatars. Ce projet repose sur les expertises de six équipes Inria, ainsi que sur celle d’un expert en psychologie pour la réalité virtuelle (Prof. Mel Slater), dans le but de doter Inria des atouts scientifiques et technologiques sur les questions de l’avatar, en particulier au travers de démonstrateurs dans le domaine du cinéma immersif qui seront développés en collaboration avec un partenaire industriel majeur du domaine (Technicolor ).

BCI-LIFT : une nouvelle génération d'interfaces cerveau-ordinateur

Les interfaces cerveau-ordinateur (BCI - Brain Computer Interfaces ) sont un type d'interaction entre Homme et machine fondé sur l'analyse de l'activité cérébrale, ouvrant la voie à de nouveaux modes de communication, d'interaction, de diagnostic et de thérapie. L'objectif de BCI-LIFT est de proposer une nouvelle génération d'interfaces cerveau-ordinateur non invasives, simples d'appropriation, efficaces, et utilisables par le plus grand nombre. Pour atteindre cet objectif, ce projet rassemble des spécialistes en traitement de signal, apprentissage statistique, interaction Homme-machine, réalité virtuelle et augmentée, contrôle moteur humain, neurosciences cognitives et interfaces cerveau-ordinateur. Cette collaboration interdisciplinaire développera de nouvelles approches centrées sur l'utilisateur, notamment des techniques d'entraînement et d'évaluation de compétences.

Plusieurs applications sont visées:

dans le domaine clinique, une plate-forme de neuro-réhabilitation pour le contrôle moteur du membre supérieur ;

pour le grand public, un dispositif de visualisation et d'interaction temps réel avec l'activité cérébrale ;

au plan logiciel, l'intégration d'interactions au niveau de librairies graphiques portables, afin de piloter des applications standard par BCI.

Equipes-projets : ATHENA, DEMAR, HYBRID, NEUROSYS, MJOLNIR, POTIOC

Partenaires LITIS, CRNL

BetterNet : An Observatory to Measure and Improve Internet Service Access from User Experience

L’objectif de BetterNet est de construire un observatoire collaboratif technique et scientifique pour mesurer et améliorer l’accès aux services internet tel que perçu par les utilisateurs et utilisatrices. Dans le cadre de cet IPL, nous voulons proposer de nouvelles méthodes de mesure centrées sur les utilisateurs et utilisatrices et qui associent les sciences sociales afin de mieux comprendre l’usage d’Internet ainsi que la qualité des services et des réseaux. Notre observatoire peut être défini comme une infrastructure ouverte consacrée aux mesures :

  1. où des outils, des modèles, des algorithmes/heuristiques permettront de collecter des données ;
  2. où les données acquises seront analysées et partagées avec des scientifiques et autres acteurs et actrices de la communauté Internet et de la société civile ; 
  3. où de nouveaux services à valeur ajoutée seront proposés aux utilisateurs finaux et utilisatrices finales.

Equipes Projets Inria :  Diana, Dionysos, Inria Chile, Madynes, Muse, Spirals

Partenaires : ENS-ERST, ip-label

  • Site web de l'IPL BetterNet
  • Responsable : Isabelle Chrisment, +33 3 83 59 20 17

CityLab@Inria : Overcoming the Smart City Challenge - Toward Environmental and Social Sustainability

CityLab@Inria étudie des solutions du domaine des sciences et technologies de l’information et de la communication pour la ville connectée, qui contribuent à un développement durable de nos centres urbains, tant du point de vue environnemental que social. L’objectif est notamment de proposer de nouveaux systèmes urbains, qui favorisent la participation citoyenne. Pour ce faire, CityLab@Inria conduit un programme de recherche pluridisciplinaire qui va de l’étude des réseaux de capteurs urbains - fixes et mobiles - physiques et sociaux - à l’analyse des données collectées ou au développement de nouvelles applications exploitant cette connaissance.

Un autre élément clé de CityLab@Inria est la mise en œuvre d’expérimentations à l’échelle urbaine dans un souci de validation des résultats. La recherche menée au sein de CityLab@Inria s’appuie sur celle de différentes équipes-projets Inria qui est de plus revue et intégrée pour relever les défis posés par la "ville connectée" . Les thèmes de recherche des équipes participantes regroupent : protocoles de communication sans fil pour les réseaux urbains, détection de phénomènes urbains physiques et sociaux, respect de la vie privée par conception, gestion dématérialisée de données urbaines, assimilation de données, vision par ordinateur, ingénierie des systèmes logiciels urbains. Enfin, CityLab@Inria s’inscrit dans le cadre d’une recherche collaborative à l’échelle internationale, en particulier avec des partenaires californiens du programme Inria@SiliconValley .
 
Equipes-projets : Clime, Dice, Fun, Mimove, Myriads, Smis, Urbanet, Willow

  • Site web de l'IPL CityLab@Inria
  • Responsable de l'IPL : Valérie Issarny +33 1 39 63 57 17

COSY : COntrôle en temps réel de communautés microbiennes SYnthétique

Les développements récents des techniques expérimentales d'analyse et d'ingénierie du génome permettent la modification des voies métaboliques et des réseaux de régulation cellulaires, ainsi que l'observation des dynamiques microbiennes au niveau des cellules individuelles. Ces avancées permettent d'attaquer le problème du contrôle de communautés microbiennes, avec des retombées tant en recherche fondamentale que dans les biotechnologies. Actuellement, les communautés microbiennes naturelles ou artificielles sont exploitées dans différents contextes d’intérêt sociétal, comme l'industrie pharmaceutique ou des applications médicales et environnementales.
Un contrôle efficace des communautés microbiennes est difficile à obtenir du fait de la variabilité de la réponse cellulaire. Les cellules microbiennes sont extraordinairement complexes du point de vue moléculaire et les processus biochimiques impliqués sont peu ou pas connus. Des cellules de la même espèce ne sont jamais identiques, tant au niveau moléculaire que génétique, ce qui donne lieu à des comportements hétérogènes. De plus, les interactions entre différentes espèces font du contrôle des communautés de micro-organismes un problème particulièrement riche et complexe. Les solutions actuelles de contrôle sont souvent assez basiques et limitées pour la plupart à la régulation du comportement moyen du système.
Ce projet vise à exploiter les approches de pointe en modélisation biologique, techniques de contrôle, biologie de synthèse et technologies expérimentales pour aboutir à un changement de paradigme sur la façon de contrôler les communautés microbiennes. Nous étudierons, concevrons, construirons et appliquerons un système de rétroaction automatisé par ordinateur pour contrôler des communautés microbiennes artificielles qui non seulement prendra en compte, mais aussi, exploitera, la variabilité et les interactions des populations cellulaires pour l’exécution optimale d'une tâche au niveau communautaire. Le développement de méthodologies d’applicabilité très générale sera mené sur la base de deux applications différentes en lien direct avec des défis réels de l'industrie médicale et des biotechnologies. Un consortium très interdisciplinaire regroupant spécialistes de microbiologie, de la théorie du contrôle, de bio-informatique, de biophysique et de mathématiques appliquées assurera les différentes compétences nécessaires à ce projet très ambitieux.

Equipes-projets : Ibis, Biocore, Lifeware, Non-A

  • Site web de l'IPL COSY
  • Responsable de l'IPL :  Eugenio Cinquemani - +33 4 76 61 53 09

DISCOVERY : DIstributed and COoperative management of Virtual Environments autonomousLY

La tendance actuelle pour supporter la demande croissante d’informatique utilitaire consiste à construire des centres de données de plus en plus grands, dans un nombre limité de lieux stratégiques. Cette approche permet sans aucun doute de satisfaire la demande actuelle tout en conservant une approche centralisée de la gestion de ces ressources, mais elle reste loin de pouvoir fournir des infrastructures répondant aux contraintes actuelles et futures en termes d’efficacité, de juridiction ou encore de durabilité.

L’objectif de DISCOVERY est de concevoir un système de gestion distribuée des ressources qui permettra de tirer parti de n’importe quel nœud réseau constituant la dorsale d’Internet afin de fournir une nouvelle génération d’informatique utilitaire, plus apte à prendre en compte la dispersion géographique des utilisateurs et utilisatrices et leur demande toujours croissante.
Pour atteindre cet objectif, ce projet rassemble des spécialistes des systèmes de gestion d’infrastructures virtualisées, du réseau et des systèmes pair-à-pair et implique également deux opérateurs réseau majeurs au niveau national, à savoir ORANGE et RENATER .

En déployant un tel système au cœur du réseau, notre vision ultime est de rendre possible l’hébergement et la gestion de l’Internet sur sa propre infrastructure interne : un ensemble de ressources extensible fourni par n’importe quel équipement constituant l’Internet, partant des gros nœuds réseaux gérés par les FAI, les gouvernements et les institutions académiques jusqu’à n’importe quelle ressource inactive fournie par les utilisateurs finaux et utilisatrices finales.

Equipes-projets : ASAP, ASCOLA, Avalon, Myriads, Kerdata
Partenaires : ORANGE, RENATER

  • Site web de l'IPL DISCOVERY
  • Responsable de l'IPL : Adrien Lebre +33 2 51 85 82 43

FRATRES

L'utilisation massive de combustibles fossiles et leurs effets négatifs sur l'environnement (pollution, émissions de gaz à effet de serre, ...) conduit à une grave crise énergétique accompagnée par des changements climatiques potentiellement désastreux. La recherche de sources d'énergie alternatives est donc d'une importance cruciale. La fusion contrôlée est l'une des alternatives les plus prometteuses à l'utilisation des ressources fossiles. La fusion nucléaire contrôlée peut être considéré comme un exemple de grand défi dans de nombreux domaines des sciences du numérique depuis la modélisation physique, l'analyse mathématique et numérique jusqu'à l'algorithmique au développement logiciel et plusieurs équipes-projets Inria et leurs partenaires développent des outils mathématiques et numériques dans ces domaines. Le but de FRATRES est d'organiser ces développements sur une base collaborative afin de surmonter les limitations des méthodes numériques actuelles. L'ambition est de préparer la prochaine génération de simulations numériques en mesure d'utiliser de manière optimale les capacités de traitement des architectures massivement parallèles modernes.

Cet objectif nécessite une collaboration étroite entre :

  • les mathématiciennes et mathématiciens, les physiciennes et les physiciens qui élaborent et étudient des modèles mathématiques ;
  • les numériciennes et numériciens qui développent des schémas d'approximation ;
  • des spécialistes de l'algorithmique proposant solveurs et bibliothèques utilisant les nombreux niveaux de parallélisme offerts par les architecture modernes.

FRATRES se propose de contribuer en liaison étroite avec les initiatives nationales et européennes consacrées à la fusion nucléaire à l'amélioration et la conception de technologies de simulation numérique appliquée à la physique des plasmas, et en particulier au projet ITER pour la fusion par confinement magnétique.

Equipes-projets : CASTOR, KALIFFE, IPSO, TONUS
Partenaires : IRFM-CEA, Max Planck Institute-IPP Garching, LJLL-Jussieu, IMT-Toulouse

  • Site web de l'IPL FRATRES
  • Responsable de l'IPL : Hervé Guillard, +33 4 92 38 77 96

HAC SPECIS : High-performance Application and Computers, Studying PErformance and Correctness In Simulation

Ces dernières années, le calcul à haute performance (High Performance Computing ) a connu des évolutions qui rendent caduc le modèle de programmation traditionnel uniforme. Pour exploiter les nouvelles architectures, les développeurs et développeuses d'applications n'ont d'autre choix que de rendre leurs applications très adaptatives et de supprimer les synchronisations autant que possible. Pour faire face à l'hétérogénéité des ressources de calcul et aux topologies d'interconnexion complexes, il est également nécessaire de recourir à des stratégies très sophistiquées de gestion de données, d'ordonnancement et d'équilibrage de charge. Cette évolution a deux conséquences :

  1. le recours à des stratégies d'ordonnancement et de communication complexes et au relâchement des synchronisations est source d'erreurs encore plus importantes. Les bugs qui en résultent n'arrivent quasiment jamais à petite échelle mais systématiquement à grande échelle et de façon non déterministe donc difficilement reproductible, ce qui les rend particulièrement difficiles à identifier et à éliminer ;
  2. en second lieu, les couches logicielles et matérielles se sont complexifiées à un tel point qu'il devient extrêmement difficile de prévoir les performances de l'intégralité du système, et ce à la fois en termes de temps, d'utilisation des ressources et de consommation d'énergie. Ces systèmes sont constitués de dizaines de couches dont les interactions complexes gouvernent les performances. Configurer correctement de tels systèmes devient donc un cauchemar même pour les experts.

Pour répondre à ces deux défis de correction et d'optimisation de performance, il nous semble nécessaire de recourir à l'expertise de chercheurs et chercheuses de la communauté de la "vérification formelle" ainsi que de celle de "l'évaluation de performance". L'objectif du projet HAC SPECIS est de répondre aux besoins méthodologiques soulevés par cette évolution et de permettre aux concepteurs et conceptrices d'applications et de moteurs d'exécutions d'étudier des systèmes HPC réels à la fois du point de vue de la correction et de la performance. Pour cela, nous réunissons dans ce projet des expertes et experts de ces trois domaines afin de travailler ensemble à l'optimisation des systèmes HPC actuels et à venir.

Equipes projets : AVALON, HIEPACS, MEXICO, MYRIADS, SUMO, VERIDIS, POLARIS, STORM.

  • Site web de l'IPL HAC-SPECIS
  • Responsable : Arnaud Legrand - Tél : + 33 4 76 61 53 94

HPC-BigData

L'IPL HPC-BigData  rassemble plusieurs équipes Inria d'apprentissage, Big Data et HPC
ainsi que des partenaires externes tels que Argone Nationa Lab , LBT/CNRS, ATOS/Bull,
Esi-Groupe . Le HPC et le Big Data ont évolué avec leurs propres infrastructures (supercalculateurs versus cloud ), leurs applications (simulations scientifiques et analyse de données) et leurs outils logiciels (MPI et OpenMP contre les environnements Map/Reduce ou de Deep Learning ).

Mais les traitements en Big Data sont  de plus en plus gourmands en calcul (lié aux algorithmes d'apprentissage), tandis que le traitement des données devient une préoccupation majeure pour le calcul  scientifique.

Le but de cet  IPL est de travailler à l'intersection de ces domaines. La recherche s'organise autour de trois axes principaux: l'analyse haute performance pour les applications de calcul
scientifiques, l'analyse haute performance pour les applications Big Data , la gestion des
infrastructures et des ressources.

ICODA : Data Journalism : knowledge-mediated Content and Data Interactive Analytics

La conception d'algorithmes permettant à des analystes d'inférer des informations et des connaissances en explorant des sources d'information hétérogènes, données structurées ou contenus non structurés, est une problématique clé en science des données. En s'appuyant sur le data journalisme comme cas d'usage emblématique, iCODA vise à développer les fondements scientifiques et technologiques de l'analyse collaborative de données hétérogènes, guidée par des connaissances formalisées et centrée sur les utilisateurs et utilisatrices. Le projet s'appuie sur des scénarios réalistes en data journalisme permettant d'évaluer l'apport du projet à ce domaine. iCODA se place à la croisée de plusieurs domaines de recherche (analyse de contenus, gestion de données, représentation des connaissances, visualisation) et s'appuie sur un club de partenaires du monde de la presse.

Equipes-projets : Graphik, Ilda, Linkmedia, Cedar

  • Site web de l'IPL ICODA
  • Responsable de l'IPL : Guillaume Gravier - +33 2 99 84 72 39

ModeliScale

Les objectifs de l’Inria Project Lab ModeliScale sont la modélisation et l’analyse des grands systèmes cyberphysiques. Cet IPL fédère les travaux de recherche de plusieurs équipes, couvrant un large spectre de compétences, notamment la modélisation et la vérification des systèmes hybrides, l’analyse numérique, la conception de langages de programmation et l’automatique. Les sujets suivants sont au cœur du programme de l’IPL ModeliScale :

  • de nouvelles techniques de compilation du langage Modelica : analyse structurelle de systèmes de DAE (équations différentielles algébriques) multimodes, compilation modulaire, combiner automates hybrides et systèmes dynamiques non réguliers (systèmes de complémentarité, inclusions différentielles de Filippov), spécification par contrats des systèmes cyberphysiques, capture des exigences par systèmes de DAE sur-/sous-déterminés ;
  • simulation à large échelle : simulation répartie, techniques de discrétisation de systèmes dynamiques non réguliers, méthodes adaptatives en temps et en espace pour les systèmes de DAE multimodes, quantized state solvers (QSS) ;
  • calcul numérique garanti : simulation garantie de systèmes dynamiques non réguliers et hybrides, méthodes d’intégration symplectiques préservant les invariants de systèmes hybrides, méthodes de raisonnement par contrats.

Equipes-projets : Bipop, Hycomes, Parkas
Partenaires : École polytechnique (LIX, équipe Cosynus), CNRS / Centrale-Supélec (L2S), Université Grenoble-Alpes (Verimag, équipe Tempo)

  • Site web de l'IPL ModeliScale
  • Responsable de l'IPL : Benoit Caillaud - +33 2 99 84 74 07

Naviscope : Navigation et visualisation guidées par l'image de corpus de données en imagerie cellulaire et microscopie

De nos jours, la détection et la visualisation d’événements spatiotemporels et de processus dans des images multivaluées et multidimensionnelles en imagerie cellulaire et tissulaire, est laborieuse et inefficace. Des événements clés peuvent échapper aux expertes et experts au regard de la complexité des données et l’utilisation d'outils de navigation mal adaptés. Dans le projet IPL Naviscope , nous envisageons de développer des méthodes de visualisation et de navigation originales pour assister les scientifiques dans l’analyse semi-automatique, la manipulation et l'exploration de séries temporelles d’images volumétriques et multivaluées en microscopie et imagerie cellulaire. Le projet Naviscope reposera sur les expériences acquises dans les domaines numériques de la visualisation et de l’apprentissage. Ces savoir-faire permettront de concevoir un système opérationnel capable d'aider les biologistes à mieux comprendre les informations complexes contenues dans des masses de données-images. Un tel système sera capable de reconnaître, de guider et de révéler les régions informatives dans le volume en affichant les informations avec des représentations adaptées et réduites en dimension.

Nous aborderons les défis suivants:

  • Développement de nouvelles méthodes d’apprentissage pour détecter les régions d’intérêt et aider à la quantification d’interactions moléculaires et des processus cellulaires au cours de l’exploration et la navigation afin d’économiser des ressources de calcul et mémoire.
  • Développement de nouvelles méthodes de visualisation capables d'encoder les vecteurs de mouvement/déformation 3D et les descripteurs de dynamique à partir de représentations non sous-résolues, d’abstractions et de schémas de discrétisation adaptés, comme classiquement utilisés en dimension 2.       
  • Développement de nouvelles techniques de navigation et d’interaction guidée par l’apprentissage pour l’étude de données fonctionnelle 3D+Temps et l’analyse d’événements intracellulaires particuliers et de processus cellulaires (migration, division, etc).

Enfin, nous chercherons des solutions technologiques permettant de mettre en commun plusieurs développements logiciels issus des équipes partenaires afin de converger vers un outil unique et adapté aux besoins des biologistes, et potentiellement avec des applications médicales.

Neuromarkers : Conception de biomarqueurs d'imagerie des maladies neurodégénératives pour pour les essais cliniques et étude de leurs associations génétiques

Les maladies neurodégénératives, telles que la maladie d’Alzheimer et la maladie de Parkinson, sont des enjeux de santé publique majeurs. Un frein important au développement et à l’évaluation de nouveaux traitements est la difficulté de sélectionner de façon appropriée des populations de patientes et patients pour les essais thérapeutiques. Spécifiquement, il est essentiel de pouvoir identifier les patientes et patients : i) dès les premiers stades de la maladie ; ii) qui sont à fort risque de progression rapide ; iii) qui ont des caractéristiques homogènes. L’imagerie cérébrale et les technologies « omiques » (génomique, transcriptomique…) peuvent fournir des biomarqueurs de progression et permettent d’identifier des facteurs de risque. Toutefois, l’analyse de ces données multimodales complexes est difficile. L’Inria Project Lab Neuromarkers vise à concevoir de nouvelles approches informatiques et statistiques pour l’intégration de données multimodales d’imagerie et « omiques » et à démontrer leur potentiel pour identifier des altérations précoces et prédire la progression des maladies neurodégénératives. Pour relever ce défi, le projet réunit des expertises multidisciplinaires d’équipes de recherches d’Inria (www.inria.fr) et de l’ICM (Institut du Cerveau et de la Moelle épinière, www.icm-institute.org) dans les domaines de l’apprentissage statistique, de l’imagerie cérébrale, de la bio-informatique, de la modélisation de connaissances, de la génomique et des maladies neurodégénératives.

Equipes projets : Aramis, Bonsai, Dyliss, Genscale, Xpop.

  • Responsable de l'IPL : Stanley Durrleman / Olivier Colliot

SPAI

L'équipe SPAI s'occupe de la conception d'analyses de programmes pour un langage multiniveau pour l'Internet des objets (IoT). Les abstractions de programmation vont nous permettre de raisonner sur les systèmes IoT depuis les microcontrôleurs jusqu'au cloud . S'appuyant sur la sémantique Hop.js du langage multiniveau Inria et sur les formalisations Coq actuelles de la sémantique JavaScript , nous prévoyons de certifier ces analyses afin de garantir l'impossibilité de violations de propriétés de sécurité et de mettre en œuvre les propriétés de sécurité par compilation.

  • site web de l'IPL SPAI

ZEP  Zero-Power computing systems

Dans ce projet, nous allons concevoir un petit objet communicant sans fil et sans batterie mais récoltant l'énergie dans son environnement. Le niveau d'énergie récoltée par ce biais étant très faible, de très fréquentes coupures de courant sont normales. Afin de conserver son état entre deux pannes de courant, le nouveau système comportera une nouvelle architecture à base de RAM non-volatile (NVRAM). Afin de tirer parti des innovations matérielles liées à la récolte d'énergie et à l'architecture, des mécanismes logiciels seront nécessaires. D'une part, une analyse statique à la compilation permettra de calculer une consommation énergétique au pire cas du logiciel s'exécutant sur la plate-forme. D'autre part, à l'exécution, des mécanismes spécifiques seront mis au point, permettant 1) de gérer correctement et efficacement l'architecture mémoire à base de NVRAM 2) d'utiliser l'énergie disponible de manière adéquate, en se basant sur la consommation au pire cas. Le projet ZEP regroupe différentes équipes Inria spécialisées dans les architectures matérielles, la compilation et les systèmes d'exploitation, ainsi que le Lialp et le Lisan des laboratoires Léti et List du CEA. L'application principale de ce projet est l'internet des objets (IoT).

Equipes-projets : Cairn, Corse, Pacap, Socrate

  • Site web de l'IPL ZEP
  • Responsable de l'IPL : Kévin Marquet - + 33 4 72 43 73 17

IPL terminés

C2S@Exa : Computer and Computation Sciences @ exascale

Il  est reconnu qu'une approche multidisciplinaire est nécessaire pour traiter des défis posés par le développement de logiciels de simulation numérique parfaitement adaptés aux plates-formes de calcul intensif modernes comprenant des centaines de milliers d'unités de calcul. Pour atteindre cet objectif, C2S@Exa rassemble :

  • des spécialistes en informatique qui étudient des modèles de programmation et proposent des environnements et outils pour exploiter et maîtriser les capacités de traitement des systèmes massivement parallèles ;
  • des spécialistes en algorithmique qui conçoivent des noyaux de calcul et développent des librairies génériques pour bénéficier des différents niveaux de parallélisme disponibles, et obtenir une scalabilité optimale sur des très grands nombres d'unités de calcul ;
  • des spécialistes en numérique qui étudient des schémas numériques et développent des solveurs parallèles pour des systèmes d'équations aux dérivées partielles en vue de la simulation de problèmes physiques complexes.

Equipes-projets : AVALON, BACCHUS, TONUS, ALPINES, HIEPACS, MOAIS, NACHOS, ROMA, RUNTIME, SAGE

Partenaires : Andra, IRFM

  • Responsable de l'IPL : Stéphane Lanteri  + 33 4 92 38 77 34

CAPPRIS : protection de la vie privée dans la société de l’information

Le projet Cappris (Collaborative Action on the Protection of Privacy Rights in the Information Society ) a été engagé par Inria en 2013. L'objectif général de Cappris est de favoriser la collaboration entre des groupes de recherche dont l'objet d'étude est la vie privée en France ainsi que l'interaction entre les communautés spécialisées dans l'informatique, le droit et les sciences sociales appliqués à ce domaine. Afin d'atteindre cet objectif, Cappris mènera deux types d'actions :

  • des projets de recherche communs pour étudier des sujets de recherche spécifiques dans le cadre d'une approche collaborative et interdisciplinaire. Trois projets de recherche communs ont déjà été lancés : le premier est consacré à la notion de consentement, le second vise à la création d'une architecture de référence pour la protection de la vie privée et le troisième se penche sur l'évaluation de la vie privée ;
  • des actions de développement sur les réseaux afin d'encourager la formation d'une communauté de recherche autour de la vie privée et de susciter l'intérêt des chercheurs et du grand public pour ce domaine en rapide évolution.

La première série d'actions se concrétisera sous la forme de résultats de recherche tandis que les actions sur les réseaux déboucheront sur des événements communs (rencontres, visites, ateliers, etc.) et des publications et événements pour le grand public.

Bien que le projet Cappris ait pour but d'apporter des techniques générales qui pourraient avoir un large impact, il examinera également différents contextes et études de cas concrets afin de valider la pertinence et la portée de ses résultats. Pour ce faire, trois études de cas ont été choisies : les réseaux sociaux en ligne (Online Social Networks ), les services basés sur la localisation (Location Based Services ) et les systèmes électroniques de suivi de la santé (Electronic Health Record Systems ), qui constituent tous trois des domaines d'application ayant un impact considérable sur la société.

  • Responsable : Daniel Le-Metayer

CardioSense3D : un cœur numérique adapté à chaque patient  et patiente (IPL terminé)

Cardiosense3D , première action d’envergure lancée à l’Institut, s’est terminée en 2009. Cette recherche pluridisciplinaire originale va se poursuivre dans le projet européen de cœur numérique, EuHeart . Le but : simuler le fonctionnement du cœur pour mieux comprendre certaines pathologies cardiaques et améliorer la prévention, le diagnostic et la thérapie des maladies cardiovasculaires. Les partenaires académiques, cliniciens et industriels du domaine médical impliqués ont conçu un simulateur de l’activité cardiaque. Ce dernier est fondé sur les principes physiologiques au niveau des cellules, des tissus et de l’organe entier. Les modèles utilisés sont paramétrés pour chaque patient et patiente, une démarche indispensable pour une utilisation clinique. Le simulateur est en cours d’évaluation sur des données animales et sur des patientes et patients victimes d’arythmie.

Equipes-projets :  ASCLEPIOS, MACS, SISYPHE, REO et des partenaires internationaux, notamment des équipes cliniques du Guy's Hospital (Londres) et du NIH (Washington).

  • Responsable :  Hervé Delingette - Tél. : +33 4 92 38 77 64

COLAGE : contrôler la croissance des bactéries (IPL terminé)

Cette action d'envergure combine des approches de biologie des systèmes et de biologie synthétique. Il s'agit d'étudier et de contrôler la croissance des bactéries. L’utilisation d’outils informatiques innovants et d’études expérimentales quantitatives permet d’explorer la variabilité de la croissance bactérienne selon les environnements. Avec l’espoir que comprendre et maîtriser la croissance et le vieillissement des bactéries aura des retombées en matière de biotechnologies et de création de nouveaux médicaments.

Equipes-projets :  ALCHEMY, COMORE, CONTRAINTES, IBIS et les partenaires suivants : équipes de biologie cellulaire expérimentale de l'INSERM (Université Paris Descartes) et du CNRS (LAPM, Université J. Fourier Grenoble).

  • Responsable :  Hugues Berry - Tél. : + 33 4 72 43 72 84

FUSION : simuler la fusion nucléaire (IPL terminé)

La fusion thermonucléaire est une piste de production d’électricité à long terme. Un réacteur expérimental est en projet à Cadarache (France) dans le cadre du projet mondial ITER. La fusion requiert des températures d’un million de degrés et le confinement magnétique d’un plasma (gaz ionisé). En 2006 et 2007, plusieurs équipes d’Inria ont développé des outils d’analyse du comportement du plasma dans l’action de recherche collaborative Fusion . Cette action d’envergure prend la suite avec deux objectifs : poursuivre le développement d’outils de simulation de la fusion en général et d’ITER en particulier, et continuer à construire une communauté de mathématiciennes et mathématiciens, d'informaticiennes et d'informaticiens autour de cette physique spécifique.

Equipes-projets :  CALVI, METALAU, BACCHUS, HIEPACS, SIMPAF, SMASH, PUMAS, GAMMA, APICS, TROPICS, des équipes universitaires et CNRS de Nice, Toulouse et Paris 6, et le CEA de Cadarache.

  • Responsable : Eric Sonnendrücker

HEMERA : expérimentation parallèle et distribuée à large échelle (IPL terminé)

La grille de calcul Grid’5000 , lancée en 2004 par Inria, est devenue un outil incontournable d’expérimentation logicielle. Grid’5000 , ce sont quelque 3000 processeurs dans plus de mille nœuds répartis sur neuf sites français, avec des extensions aux Pays-Bas, au Japon, au Luxembourg et au Brésil. C’est le plus grand réseau partagé d’ordinateurs en Europe, réservé à la recherche informatique. L’objectif de cette action d’envergure est d’expérimenter des problématiques à grande échelle, comme des algorithmes d’optimisation pour les grilles, d’étudier la robustesse des réseaux pair à pair ou des simulations dans le domaine de l’hydrogéologie ou de l’énergie. Il s’agit aussi d’animer et d’élargir la communauté scientifique autour de Grid’5000 .

Equipes-projets :  ALGORILLE, ASAP, ASCOLA, ASTRE, CEPAGE, DOLPHIN, GRAAL, GRAND-LARGE, KERDATA, MESCAL, MYRIADS, OASIS, REGAL, RESO, RUNTIME, SAGE, en partenariat avec le LSIIT (Strasbourg), le LAAS et l’IRIT (Toulouse). 

  • Responsable :  Christian Perez - Tél. :+ 33 4 72 72 84 34

MORPHOGENETICS : simuler la croissance des cellules et des tissus à différentes échelles

Cette action d'envergure a pour but de comprendre comment les gènes régulent le développement des organes floraux à l'échelle cellulaire. Pour cela, il est nécessaire de combiner des approches génétiques, moléculaires, géométriques et mécaniques au sein de modèles computationnels intégratifs permettant de simuler la croissance des cellules et des tissus à différentes échelles. Un accent particulier est mis sur le développement de modèles mécaniques innovants, qui est l'un des verrous majeurs de la compréhension de la régulation des formes par les gènes. L'approche est développée sur la plante modèle Arabidopsis thaliana , l'un des systèmes végétaux les mieux caractérisés à l'heure actuelle.

Equipes-projets :   VIRTUAL PLANTS, IMAGINE, MORPHENE et les partenaires Inra : UMR RDP  (ENS-Lyon, Inra, CNRS - Lyon) et  RFD (UMR Physiologie Cellulaire Végétale CEA-INRA-CNRS - Grenoble)

  • Responsable : Christophe Godin - Tél. : 04 67 61 65 77

MULTICORE : Une approche basée sur la virtualisation et la dynamicité

Les processeurs multicoeurs sont devenus la norme dans la plupart des systèmes informatiques. Mais les utiliser efficacement relève d'un challenge scientifique. Cette action d'envergure utilise une approche nouvelle basée sur la virtualisation et la dynamicité, dans le but de masquer l'hétérogénéité matérielle, et permettre le passage à l'échelle de la performance relativement au nombre et à la nature des cœurs.

L'objectif est de construire des mécanismes collaboratifs de virtualisation accomplissant des tâches essentielles à l'exécution parallèle et à la gestion des données. Nous voulons unifier les processus d'analyse et de transformation de programmes et de leurs données associées en une machine virtuelle unique. Nous espérons fournir une solution pour les applications de calculs intensifs s'exécutant sur des ordinateurs généralistes standards.

  • Responsable : Gilles Muller - Tél. : 01 44 27 88 52 

PAL : action dédiée à l’assistance à la personne (IPL terminé)

Ce projet vise à créer une infrastructure qui permette aux nombreuses équipes d’Inria qui travaillent sur des technologies d’assistance à la personne de les expérimenter ensemble et de partager leur expérience. L’objectif est de redonner une certaine autonomie et une qualité de vie aux personnes âgées ou dépendantes. Quatre thèmes de recherche seront abordés : estimer le degré de fragilité d’une personne âgée grâce à des capteurs non-invasifs pour prévenir des chutes, ou détecter des signes de malnutrition ; développer des appareils pour la mobilité comme des déambulateurs, des fauteuils roulants ; assister les personnes pour se lever par exemple d’un lit ; et enfin, étudier des moyens de communication adaptés qui préservent le lien social.

Equipes-projets :  AROBAS, COPRIN, DEMAR, E-MOTION, PULSAR, PRIMA, MAIA, TRIO, LAGADIC avec des partenaires du domaine médical et hospitalier.

  • Responsable :  David.Daney@Inria.fr - Tél. :+ 33 4 92 38 50 24

REGATE : modéliser la fonction de reproduction (IPL terminé)

La reproduction et ses mécanismes biologiques, que ce soit chez l’humain ou l’animal, intéressent de plus en plus de chercheurs et chercheuses. Cette fonction physiologique majeure est complexe et très contrôlée. Elle fait intervenir l’hypothalamus (dans le système nerveux central), l’hypophyse (glande endocrine) et les gonades (testicules et ovaires). Ces chercheurs et chercheuses étudient la modélisation, la simulation et la commande de ces différents niveaux organiques (de la cellule au tissu) et leurs interactions. De multiples échelles temporelles sont concernées : des communications hormonales de quelques minutes au cycle ovarien de 28 jours, de la puberté à la ménopause. Mathématiques appliquées, informatique, automatique mais aussi physiologie, biologie cellulaire et moléculaire, tous ces domaines sont impliqués.

Equipes-projets : SISYPHE, CONTRAINTES et les partenaires suivants : Laboratoire Jacques-Louis Lions (Université Pierre & Marie Curie), Equipes BIOS (Biologie et Bioinformatique des systèmes de signalisation) et BINGO (Biologie INtéGrative de l'Ovaire) du centre de recherche INRA à Tours et l'Unité de Chronobiologie Théorique de l'Université Libre de Bruxelles.

  • Responsable :  Frédérique Clément - Tél. : +33 1 39 63 53 83

SOFA-INTERMEDS : simuler des interventions chirurgicales (IPL terminé)

Les simulateurs chirurgicaux sont de plus en plus souvent utilisés pour apprendre des gestes complexes ou de nouvelles techniques, dans des conditions aussi proches que possible de la réalité. Ce groupe de chercheurs et chercheuses développe des algorithmes consacrés à la simulation médicale et au prototypage de simulateurs médicaux. Ces algorithmes sont intégrés à la plate-forme logicielle SOFA qui permet aussi de comparer et valider les résultats. Une série de simulateurs médicaux devrait être développée par exemple pour simuler une intervention chirurgicale mini-invasive, en ophtalmologie, en radiologie interventionnelle ou en cardiologie.

Equipes-projets :  ALCOVE, ASCLEPIOS, EVASION, BUNRAKU, MAGRIT, MOAIS et VISAGES et les partenaires cliniques suivants : CHR de Lille, CHR de Nancy, IRCAD, et Massachusetts General Hospital à Boston.

  • Responsable :  Stéphane Cotin - Linkedin

Des simulateurs chirurgicaux plus proches de la réalité

Sofa InterMeds est une action d’envergure visant le développement d’algorithmes consacrés à la simulation médicale et au prototypage de simulateurs. « Il s’agit d’ajouter de nouvelles fonctionnalités à la plate-forme de simulation SOFA, afin d’améliorer ses performances . »  souligne Stéphane Cotin, responsable de Sofa InterMeds et de l’équipe-projet S.H.A.M.A.N., Inria Lille - Nord Europe « Bref, de faire évoluer le logiciel grâce à nos recherches. Récemment nous avons développé en collaboration avec le CHR de Lille, un prototype de simulateur d’apprentissage d’un haut réalisme en ophtalmologie. Nous avons modélisé le comportement des tissus afin de calculer en temps réel leur déformation et restituer une image précise à la personne qui manipule.  »

«  Avec la participation de six équipes-projets, la contribution d’Inria dans ce projet de recherche est majeure  » souligne Stéphane Cotin. Un autre projet dépasse le cadre de l’apprentissage et est réalisé en partenariat avec des cliniciennes et cliniciens du CHU de Nancy spécialisés en radiologie interventionnelle. Il s’agit de développer un outil permettant de mieux planifier le traitement des accidents vasculaires cérébraux. Pour cela, les chercheurs et chercheuses ont conçu un système qui intègre toutes les données d’imagerie du patient (IRM et scanner). Par ailleurs, en partenariat avec l’IRCAD, l’institut de recherche contre les cancers de l’appareil digestif à Strasbourg, l’équipe tente de mettre au point un dispositif de réalité augmentée qui permettra de visualiser les structures internes du foie (réseau vasculaire, tumeurs …) lors d'une opération (hépatectomie).

SYNCHRONICS : mieux programmer les systèmes embarqués (IPL terminé)

Lancé en janvier 2008, Synchronics a pour objectif de concevoir un nouveau langage de programmation dans le but de développer des systèmes embarqués critiques. Ces systèmes électroniques et informatiques utilisés dans l’avionique, le nucléaire, l’automobile, etc. Ce langage sera synchrone, comme c’est généralement le cas pour la programmation des systèmes embarqués, et utilisera une sémantique précise comme les langages habituellement utilisés pour les modéliser. L’objectif est aussi de définir une méthode de compilation pour les architectures modernes, principalement multicœurs.

Equipes-projets :  LIENS, PROVAL, ALCHEMY, POP ART, S4, Laboratoire Vérimag (équipe Synchrone)

  • Responsables : Alain Girault - Tél. : +33 4 76 61 53 51 / Marc Pouzet

Mots-clés : IPL Sofa Intermeds Calcul intersif SOFA Nucléaire Grid’5000 Biologie Santé Ophtalmologie Stéphane Cotin IRCAD Actions d'envergure

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