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29 juillet 2013 | Optimiser globalement la conception multi-tâches sur architectures multiprocesseurs

Avec l’émergence des systèmes multiprocesseurs et d’architectures distribuées dans les marchés grand public (multimédia et automobile), l’optimisation des architectures embarquées est devenue un enjeu majeur pour leur qualité de fonctionnement.

Le CEA LIST aborde cette problématique selon différents angles d’attaque. Lorsque les systèmes peuvent être réalisés sur des architectures intégrant des éléments matériels spécifiques (accélérateurs de calcul) il s’agit de rechercher quels sont les couples architecture de calcul / algorithmes de traitement qui optimisent au mieux temps de calcul, performance et coût (notamment énergétique). Le CEA LIST a développé à cet effet un environnement d’évaluation et de programmation des architectures parallèles dans le cadre du projet Carnot COTS. Celui-ci permet à l’utilisateur d’optimiser le choix du style de programmation et de l’architecture cible pour une application donnée.

Dans un contexte moins « libre » (contrainte sur l’architecture matérielle, respect d’un standard particulier) ou lorsque les fonctions à exécuter ne relèvent plus d’un traitement de données parallélisables (type vision, signal), le problème doit être abordé de façon plus générale, comme un ensemble de fonctions à exécuter dans le temps sur des ressources de calcul distribuées. Le CEA LIST a ainsi développé une approche originale, associant techniques formelles exactes et heuristiques par approximation, pour répondre à cette demande de façon globale, autour d’un logiciel d’analyse, Qompass.

L’optimisation des ressources met en jeu trois niveaux d’architecture : les fonctions applicatives (ce que veut et voit l’usager), les processeurs (ressources matérielles de calcul) et les tâches (concept usuel visant à découper virtuellement les traitements sur une même ressource).

La conception du système final repose alors sur deux niveaux d’allocation et une action de validation :

  • le placement associe les fonctions aux tâches (niveau de parallélisme souhaité),
  • le partitionnement alloue aux tâches les ressources de calcul disponibles,
  • l’ordonnancement calcule un plan d’exécution (typiquement allocation de priorités aux tâches) pour garantir la qualité de service attendue (typiquement le respect des échéances).

Pour traiter ces problèmes de façon globale, le CEA LIST, en collaboration avec deux chercheurs et experts internationaux (Pr. Marco di Natale[1] et Haibo Zeng[2]), a développé une approche mixte associant calculs formels et heuristiques. Passant à l’échelle sur des centaines de fonctions déployées sur une dizaine de processeurs, cette solution globale représente une innovation par rapport aux solutions exactes seules, qui sont rapidement saturées en analyse combinatoire dès que la distribution comporte plusieurs processeurs.

Ces recherches, initiées dans le cadre du projet européen Interested[3] (2008-2011), répondent particulièrement aux enjeux de compétitivité de l’industrie automobile, par l’optimisation des ressources embarquées, la garantie des performances et du comportement en temps réel des applications.

En parallèle, des études sont en cours pour appliquer et intégrer ces résultats au standard AUTOSAR. Ils pourront alors faire l’objet d’un module d’optimisation associé aux outils de conception AUTOSAR développés par différents éditeurs du domaine, comme Esterel Technologies.

[1]Pr. Marco di Natale – Scuola Superiore Santa Anna & Berkeley University

[2]Haibo Zeng - Mac Gill University

[3]Le projet FP7 INTERESTED – INTERoperable Embedded Systems Toolchain for Enhanced rapid Design rassemblait au sein de son consortium les principaux fournisseurs européens d'outils pour l’embarqué (AbsInt Angewandte Informatik (Allemagne), Atego (Royaume-Uni), CEA (France), Esterel Technologies (France), UNIS (Czech Republic), Evidence (Italie), Symtavision (Allemagne), Sysgo (Allemagne) et TTTech Computertechnik (Autriche)) et de grands utilisateurs européens (Airbus (France), Magneti Marelli Powertrain (Italie), Siemens Mobility Division, Rail Automation (Allemagne) et Thales (France)).

23 juillet 2013 | EMY – L’exosquelette 4 membres du CEA LIST au SIGGRAPH 2013

EMY (ENHANCING MOBILITY) au SIGGRAPH 2013

Entièrement développé en Ile-de-France par le CEA LIST, EMY (Enhancing MobilitY) est un exosquelette 4 membres conçu pour redonner de la mobilité aux patients tétraplégiques.

Concentré de technologies innovantes, EMY est le fruit des recherches menées par l’équipe de robotique interactive du CEA LIST au cours des 10 dernières années et repose sur une forte expertise dans les domaines de l’actionnement à contrôle d’effort et des architectures robotiques innovantes associées.

 

EMY exosquelette du CEA LIST

 

L'architecture d'EMY comprend 4 membres : 2 jambes à 3 degrés de liberté chacune et 2 bras anthropomorphiques ABLE à 7 degrés de liberté chacun. Afin de pouvoir être piloté par un patient tétraplégique, l'exosquelette sera commandé à terme par l'intermédiaire d'une interface cerveau-machine (BCI - Brain Computer Interface) nommée WIMAGINE®, développée par le CEA LETI à Clinatec. Le lien entre l'interface cerveau-machine et l'exosquelette sera réalisé via un moteur de simulation physique, nommé XDE, également développé par le CEA LIST. XDE est un outil de simulation haptique de mouvements, contacts et frottements entre objets virtuels. Dans ce contexte, cette couche de simulation permet de piloter EMY selon différents niveaux de complexité, allant de la simple commande articulaire jusqu'aux tâches abstraites coordonnant plusieurs membres avec dès 2014, la capacité à prendre en charge complètement l’équilibre de la machine.

EMY Alex

Par ailleurs, on peut utiliser l’exosquelette comme moyen de pilotage de la simulation physique en réalité virtuelle pour les applications industrielles liées à la conception de l’usine numérique. Ces applications se développent rapidement pour réduire les coûts de mise en place de la production.

Ainsi les membres supérieurs ABLE permettent non seulement de contrôler les mouvements des objets simulés mais aussi de restituer les forces de contact qui apparaissent entre ces objets. Grâce aux actionneurs à vérin à câble équipant chacune de ses 7 articulations, les efforts de contact sont ressentis avec fidélité sur l’ensemble du bras et sans utiliser de capteur d’effort, le moteur constituant le seul transducteur d’effort. Ces performances sont également dues à son architecture unique, longiligne et légère qui épouse véritablement le bras humain sans l’enfermer.
L’exosquelette ABLE peut ainsi être utilisé pour simuler de façon réaliste des tâches manuelles impliquant des contacts répartis sur la totalité du bras, telles certaines tâches de montage à l’intérieur de structures très encombrées. ABLE peut aussi être utilisé comme assistant d’un opérateur sur son poste de travail pour réduire la pénibilité de la tâche et le risque de troubles musculo-squelettiques. Il est ainsi possible d’équilibrer les efforts de port d’un outil et d’équilibrer une partie du bras de l’opérateur.

 

 

 

 

Liens:

  

22 juillet 2013 | Le CEA LIST primé au concours national d'aide à la création d'entreprises de technologies innovantes

Mardi 2 juillet 2013, le ministère de la Recherche a décerné les prix du 15ème Concours national d’aide à la création d’entreprises de technologies innovantes. Huit projets de création d’entreprises portées par des chercheurs du CEA y ont été primés, couvrant des secteurs industriels variés comme le diagnostic médical, l’énergie, la sécurité des systèmes… Ce résultat 2013 illustre la dynamique du CEA et de ses chercheurs dans l’innovation, le transfert technologique et l’entrepreneuriat.

Dans la catégorie « création-développement » figure notamment :

trustinsoft logo
  • La société TrustInSoft, dédiée à la prévention de la cybercriminalité.

Le projet TrustInSoft sécurise le logiciel, qu'il soit dans un téléphone portable, dans une console de jeu, dans un dispositif industriel ou un système d'information. Le projet est basé sur la technologie Frama-C déjà déployée dans les domaines aéronautique et nucléaire. Le projet vise à développer des solutions permettant de supprimer complètement des familles entières de failles de sécurité qui peuvent servir actuellement à des pirates. L'équipe propose d’amener le haut niveau de sécurité des domaines aéronautique et nucléaire dans tous les autres logiciels. Ainsi des équipements comme un téléphone, un compteur électrique intelligent, un système de distribution d'électricité pourront bénéficier des apports de sa technologie.

Pour en savoir plus :

 

5 juillet 2013 | Curiethérapie : comment étalonner les sources d’iode 125

Une nouvelle méthode, réalisée par le Laboratoire National Henri Becquerel du CEA LIST, permet de mesurer plus précisément les doses délivrées aux patients lors d’un traitement contre le cancer par curiethérapie.

L’implantation de sources radioactives (comme l’iode 125) au plus près de la tumeur est l’une des techniques les plus utilisées actuellement pour traiter les cancers ophtalmiques et de la prostate. L'efficacité du traitement repose notamment sur la connaissance précise de la dose délivrée par chaque source dans le corps du patient. Pour mesurer la dose délivrée par ces sources, le Laboratoire National Henri Becquerel du CEA LIST a développé un instrument étalon spécifique, une chambre d’ionisation dite à parois d’air.

Mesurer les spectres de photons

Pour déduire de la mesure brute la dose absorbée dans l’eau définie dans conditions géométriques particulières, un certain nombre de facteurs de correction calculés doivent être appliqués ; il est donc nécessaire de connaître avec précision l’énergie des photons X et γ émis par la source. C’est particulièrement vrai pour les sources de photons de basse énergie, comme l’iode 125 (énergie maximale : 35 keV). Dans ce cas, de petites variations d’énergie entraînent de fortes variations des probabilités d’interaction des photons dans la matière. Enfin, le confinement des atomes d'iode radioactif dans le grain génère d’autres photons résultant de la fluorescence et de la diffusion.

Connaître la réponse du détecteur

Pour mesurer l’énergie des photons, le laboratoire utilise un détecteur à semi-conducteur au germanium hyper-pur (GeHP*). Pour tenir compte des phénomènes intervenant au sein du détecteur, qui déforment les spectres, les chercheurs ont développé une méthode de correction. Ils étudient la « réponse » du détecteur avec une source de photons de même énergie (de valeur parfaitement connue) ; l’opération étant répétée en faisant varier cette énergie sur une gamme couvrant le domaine d’utilisation du détecteur. Cette opération requiert l’utilisation de sources de rayonnement spécifiques : source SOLEX du LNHB entre 6 keV et 17 keV, ligne de lumière ID17 de l’ESRF entre 30 keV et 60 keV. A partir des données obtenues, des modèles mathématiques ont été élaborés, permettant d’obtenir par calcul les « spectres » d’énergie obtenus avec le détecteur GeHP.

Reconstruire le spectre réel des grains d’iode

Il est alors possible de faire correspondre à un spectre de photons - tel qu’émis par un grain d’iode 125 - le spectre tel qu’il serait « vu » par le détecteur GeHP. La comparaison des spectres « vus » par le détecteur, obtenus par reconstruction et par la mesure permet d’extraire les structures du spectre réellement émises par la source d’iode 125.

spectre
Spectre d’un grain d’iode 125 mesuré avec un détecteur GeHP et corrigé des artefacts liés à la détection

10 juin 2013 | Deskolo : Comment mesurer et réduire la consommation énergétique des parcs informatiques

Le projet Systematic Deskolo, achevé fin 2012, a permis de concevoir une infrastructure complète de gestion de consommation énergétique d’un parc informatique, sans capteur externe.

La solution développée est fondée sur l’apprentissage d’un modèle statistique permettant de calculer la consommation électrique comme une combinaison linéaire de différentes variables caractéristiques de l’état de la machine à un instant donné (activité du processeur, nombre de logiciels lancés, mémoire occupée etc.).

Associé à une version du système d’exploitation autonome Mandriva, un script générique  apprend le modèle de consommation d’une catégorie de machines, en utilisant une référence et l’exporte sur les autres machines concernées du parc. L’interface dédiée permet à l’utilisateur d’analyser son comportement, via le stockage local de ses données, et de le modifier pour réduire sa consommation énergétique.

Enfin, Deskolo interagit avec le serveur du parc informatique et lui envoie les paramètres de chaque usager afin de programmer les horaires de fonctionnement de chaque machine. Cette dernière fonctionnalité permet la réduction de la consommation énergétique du parc informatique dans sa globalité.

PROJET SYSTEMATIC DESKOLO

Deskolo logoFinancement : FEDER | Région Ile de France

Durée : 30 Mois

Partenaire : Mandriva

Porteur : Wallix

Lien vers le site du projet