Les Instituts de recherche hepia

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L’avenir est à créer

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Brochure Ra&D

La Recherche appliquée et le Développement (Ra&D) sont réalisés dans le cadre de quatre instituts disposant d’équipements « up-to-date » et de moyens importants en termes de ressources humaines et financières. Ces instituts, issus des départements d’hepia sont :

• inPACT : institut du Paysage, de l’Architecture, de la Construction et du Territoireavec pour axes stratégiques de recherche :• Agglomérations et paysages• Architectures et ouvrages performants

• inIT : institut d’ingénierie Informatique et des Télécommunicationsavec pour axes stratégiques de recherche :• Systèmes embarqués et temps réel• Systèmes distribués à grande échelle• Interaction société machine

• inSTI : institut des Sciences et Technologies Industriellesavec pour axes stratégiques de recherche :• Bio-ingénierie• Eco-ingénierie• Mécanique des fluides appliquée aux domaines de l’énergie• Matériaux, nanotechnologies et conception microtechniques

• inTNE : institut Terre-Nature-Environnementavec pour axes stratégiques de recherche :• Ecologie et gestion des milieux naturels et aménagés • Fonctions environnementales sous pressions anthropiques dans les agroécosystèmes

Cette structure Ra&D mise en place en 2011 vise non seulement à améliorer notre performance et notre réactivité eu égard aux nombreuses sollicitations de nos partenaires industriels et institutionnels mais elle permet aussi, grâce à ses axes stratégiques de recherche de profiler l’institution dans le paysage des Hautes Ecoles régionales et suisses. En effet, le fait qu’hepia regroupe en son sein tous les pôles du domaine HES-SO « ingénierie et architecture » permet d’effectuer naturellement des projets de recherche transdisciplinaires dont les innovations sont transférées à l’externe vers des partenaires via des licences sur brevet ou par la cession de brevets mais aussi par la création d’entreprises.

Cette même année 2011 a vu naître le Geneva Creativity Center dont l’objectif principal est d’amener plus rapidement des innovations élaborées au sein des Hautes écoles genevoises que sont l’Université de Genève et la HES-SO // Genève vers la société ainsi que de pouvoir répondre aux problématiques des entreprises et des collectivités. De ce fait, quel que soit le point d’entrée, les entreprises bénéficient de facto d’une offre étendue de compétences de pointe ; voir le site internet : http://www.creativitycenter.ch/

Ainsi, le corps professoral, les assistants et assistantes de recherche, le personnel administratif et technique composant les instituts de la Haute Ecole du Paysage, d’Ingénierie et d’Architecture de Genève, sont en permanence au service de la société et de son environnement.

Gilles TrisconeProfesseur HES, Responsable de la coordination Ra&Dgilles.triscone@hesge.ch

inIT

inIT

L’institut d’ingénierie Informatique et des Télécommunications (inIT) regroupe des chercheur-e-s d’hepia opérant dans les domaines de l’informatique et des télécommunications. Ses activités s’articulent autour de l’informatique dite à grande échelle. En effet, qu’elle soit visible ou intégrée dans un processus industriel, l’informatique se trouve distribuée par nature. Ainsi, les systèmes informatiques sont de nos jours souvent composés de plusieurs « sites » (processeurs, capteurs, ordinateurs, émetteurs, etc.) reliés en réseaux, caractérisés par une distribution géographique étendue, une disponibilité partielle, une hétérogénéité et mobilité des composants.

L’une des particularités des systèmes informatiques à grande échelle est la quantité considérable d’informations stockées, échangées et traitées. Dans ce contexte, trois mots-clés sont à retenir : fiabilité, sécurité et performance.

Cette vision globale des systèmes informatiques à grande échelle est le fil conducteur des projets proposés et menés par inIT.

Plus spécifiquement, inIT regroupe également des compétences en :

• systèmes embarqués et temps réel ;• systèmes distribués à grande échelle ;• interaction société-machine.

Les Technologies de l’Information et de la Communication (TIC) sont au service des autres sciences et domaines. inIT attache un intérêt particulier au développement de collaborations avec des partenaires académiques et industriels opérant dans des secteurs autres que les TIC. Dans ce contexte, inIT peut vous aider dans l’intégration de la composante TIC dans votre projet en faisant appel, si besoin est, à d’autres compétences HES-SO ou autres.

Nabil AbdennadherProfesseur HES, Responsable institut inITnabil.abdennadher@hesge.ch

Fiche 1

ABAplansDes plans de ville accessibles aux personnes aveuglesMichel Lazeyras

DescriptifABAplans est un ensemble de dispositifs informatiques inter-actifs multimodaux (visuel, auditif et tactile) permettant aux per-sonnes souffrant d’un handicap visuel de se représenter l’espace urbain et de préparer leurs déplacements. Les fonctions multimodales du dispositif asso-cient de manière très précise le relief aux informations auditives ; les yeux sont donc remplacés par le doigt et l’oreille. Grâce à ce système, les personnes aveugles peuvent consulter des plans de manière autonome.

Points fortsABAplans est un système géné-rant automatiquement des plans de différentes natures à partir des données du cadastre. Trois types de plans correspondant à trois nouvelles façons de repré-senter le territoire ont actuelle-ment été développés. En parallèle, plusieurs fonctionnalités ont été créées afin de consulter le plan, de rechercher une adresse ou un itinéraire. Le système est complètement ouvert, il est donc possible d’ajouter soit des modes de représentation, soit des fonctionnalités.

Actuellement, deux applications ont été développées et sont opération-nelles autant à Genève qu’à Neuchâtel : un éditeur de plans de carrefour à la disposition des ergothérapeutes et un plan de ville, tactile et sonore, interactif, directement utilisable par les personnes aveugles, afin qu’elles puissent acquérir une meilleure représentation de leur environnement et organiser leurs déplacements.

L’éditeur de plans de quartiers, particulièrement utile pour les instruc-teurs en locomotion, permet de créer automatiquement des cartes de quartier ou de carrefours personnalisables en choisissant deux rues dans une fenêtre de saisie et en précisant la taille du plan souhaité. La carte ainsi générée indique très précisément les rues, bâtiments, parcs, trottoirs et îlots. Il est ensuite possible d’ajouter d’autres éléments selon les besoins de l’utilisateur.

La fabrication des plans se déroule en quatre étapes :

1. L’utilisateur choisit deux rues, qui ont un carrefour en commun ; celui-ci se retrouvera au centre du plan. Il choisit ensuite une échelle ;

2. à l’aide de l’éditeur, l’utilisateur peut modifier le plan ;

3. impression du plan sur du papier thermo-gonflable avec une imprimante tout à fait traditionnelle. Ce papier contient une multitude de petites bulles. Celles qui sont recouvertes de noir éclatent à la chaleur, ce qui crée le relief ;

4. passage du plan à la thermo-gonfleuse, ce qui a pour effet de mettre en relief les parties noires.

Les plans de ville interactifs constituent la partie principale du projet ABAplans, les rues sont en relief et les surfaces intéressantes (parcs publics, lacs, bâtiments remarquables…) sont texturées. L’utilisateur non-voyant peut parcourir la carte simplement en l’effleurant avec les doigts. Chaque fois qu’il veut une information, il lui suffit de presser sur le plan et une information lui est donnée. Cette information dépend du mode choisi.

• Mode Plan : chaque fois que l’on presse sur une rue ou un élément texturé, une information auditive est donnée. Ceci correspond à une découverte de la ville.

• Mode Orientation : soit une adresse peut être saisie au clavier, soit un lieu d’intérêt peut être sélectionné dans une liste. Chaque fois que l’utili-sateur presse le plan, la distance ainsi que la direction au point choisi sont données. Ainsi, de proche en proche (comme le jeu « tu chauffes, tu chauffes, tu brûles… »), l’utilisateur peut trouver le lieu sur le plan.

• Mode Itinéraire : en cliquant avec le doigt sur deux carrefours différents, ou deux adresses différentes, le système donne l’itinéraire le plus court allant d’un point à l’autre.

Pour naviguer entre les différents menus, un dispositif ressemblant à la navigation sur les téléphones portables : les signes permettant de changer de menu ou de passer à un sous-menu sont les suivants : ^ < o >. Une navigation d’une carte à l’autre sans passer par la carte générale du canton a été mise en place.

Ce projet a été soutenu pendant quatre ans par la fondation Hans Wilsdorf.

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ValorisationABAplans a été présenté à de nombreuses reprises depuis 2008, dans différents contextes.Quelques exemples :• 3e Prix du concours handitec du salon autonomic, Paris, juin 2008 ;• hôte d’honneur du congrès de l’Union Mondiale des Aveugles,

Genève, août 2008 ;• présentation à la presse (journaux et télévision), Neuchâtel,

novembre 2010 ;• présentation aux géomètres cantonaux suisses, Olten, mai 2011 ;• présentation au symposium sur les moyens auxiliaires, HUG Genève

(Hôpitaux Universitaires de Genève), septembre 2011.

Equipement particulierAfin de faire fonctionner ABAplans, il est nécessaire de disposer d’une tablette tactile de type résistif. Deux dispositifs ont été créés en collabora-tion avec la société Eurotouch à Toulouse.

• Le premier système, encombrant mais léger se connecte à un ordinateur et fonctionne comme une souris ; il est principalement destiné aux institutions spécialisées ou aux personnes autonomes.

• Le second système est une borne autonome pouvant être placée dans un lieu publique protégé.

Pour créer les plans, il est nécessaire de disposer d’une imprimante tradi-tionnelle noir / blanc et d’une thermogonfleuse qui mettra en relief toutes les parties noires.

Légendes

1 - Dispositif interactif complet.2 - Editeur de plans permettant de créer des

plans, puis de les modifier.3 - Personne aveugle testant le plan interactif

du centre de Genève.4 - Procédé de création d’un plan de ville.

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Calcul haute performance sur un cluster de GPU pour l’optimisation combinatoire Paul Albuquerque

DescriptifDans ce projet, nous avons programmé sur des cartes gra-phiques (GPU), utilisées comme co-processeurs de calcul, des algorithmes d’optimisation afin d’en accroître les performances. Le type d’algorithmes considérés requiert en effet d’importantes ressources de calcul. Les appli-cations visées concernent des problèmes du domaine de la logistique tels que l’affectation d’avions à des vols ou la concep-tion des horaires d’équipages d’une compagnie aérienne.

Points fortsL’utilisation de GPU pour effec-tuer des calculs généraux est un domaine relativement neuf car les technologies mises à dispo-sition par les constructeurs de cartes graphiques sont récentes. Le champ d’application est immense, en particulier celui de l’optimisation combinatoire. Nous avons implémenté des algorithmes de programmation linéaire qui interviennent souvent dans des logiciels de logistique. Les gains en performances obtenus sont importants.

Les cartes graphiques GPU (Graphics Processing Unit) sont devenues extrêmement puissantes avec le développement des jeux vidéo. Les animations nécessitent en effet de nombreux calculs mathématiques pour lesquels les GPU sont optimisées.

L’idée de tirer parti de la puissance des GPU pour faire du calcul scientifique date d’une quinzaine d’années. Cependant, depuis début 2007, on observe un engouement pour l’utilisation des GPU avec la mise à disposition par le constructeur NVIDIA de l’environnement CUDA (Compute Unified Device Architecture). Il s’agit d’une technologie de GPGPU (General Purpose Computing on Graphics Processing Units) : on utilise donc un GPU pour exécuter des calculs généraux habituellement exécutés par le processeur central. La technologie des GPGPU est récente et très prometteuse vu le parallélisme massif intrinsèque aux GPU. Il existe déjà de nombreuses librairies et applications scientifiques pour faciliter le développement de programmes sur GPU.

La bio-informatique et la logistique constituent deux domaines de prédi-lection pour les GPU. La protéomique et la génomique recèlent de nom-breux problèmes d’optimisation combinatoire qui requièrent l’utilisation de très importantes ressources de calcul. La gestion de l’affectation de personnes et d’équipements se situe dans une catégorie similaire. C’est dans ce cadre que l’institut inIT a collaboré avec l’entreprise APM Technologies. Celle-ci développe des logiciels destinés aux compagnies aériennes qui permettent de générer le programme des vols, d’affecter les avions aux vols et finalement d’attribuer les équipages. Les temps de calcul devenant vite prohibitifs même pour des compagnies avec peu d’avions, APM Technologies s’est montrée très intéressée par une utilisation de GPU pour ses logiciels.

Dans ce projet, nous avons implémenté sur GPU des algorithmes de programmation linéaire (simplexe linéaire, Branch-and-Bound…). Les gains de performances obtenus sont importants et les tests menés sur des problèmes réels prometteurs. Nous avons également entrepris une extension sur cluster de GPU ce qui permet de traiter des problèmes de taille encore plus importante.

Encore peu d’applications commerciales incorporent à l’heure actuelle des modules implémentés avec CUDA. Or, il faut relever qu’il est trivial et très peu coûteux (quelques centaines de francs) d’ajouter une deuxième carte graphique dans un PC. De nos jours, le potentiel de la technologie de GPGPU n’est pas encore reconnu par les entreprises en mal de puissance de calcul. Un obstacle majeur à la programmation d’un GPU réside dans le fait qu’il faut adopter un mode de pensée « parallèle », ce qui n’est pas habituel chez la majorité des développeurs ; le calcul parallèle n’étant fina-lement que peu enseigné. Par ailleurs, la maîtrise de CUDA demeure difficile, malgré l’apparition de plus en plus d’outils destinés à faciliter le travail du programmeur. Cependant, on peut parier qu’un nouveau segment se développera dans le marché du logiciel.

Fiche 2

ValorisationDeux articles ont été publiés dans des conférences internationales (ParCo 2011 et BalCOR 2011). En outre, un article a été récemment soumis au journal Mathematical Programming and Operations Research. Par ailleurs, plusieurs travaux de Bachelor et de Master ont été effectués en lien avec ce projet, l’un d’entre-eux ayant reçu le prix Arditi 2011 d’informatique de l’Université de Genève.

Equipement particulierPour ce projet, nous avons fait l’acquisition d’un supercalculateur Tesla S1070 de NVIDIA constitués de quatre GPU et pouvant délivrer jusqu’à 4 Tflops en performance de pointe. Nous avons aussi utilisé un cluster de GPU du centre national suisse de supercomputing (CSCS). Pour la suite de ce projet, nous avons acheté deux supercalculateurs de NVIDIA de nouvelle génération, dénommée Fermi.

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Légendes

1 - Supercalculateur NVIDIA S1070 constitué de 4 GPU. Courtesy NVIDIA

2 - Cluster de GPU, similaire à celui du centre national suisse de supercomputing. Courtesy NERSCC

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Fiche 3

Interfaces Tactiles Multi-touchs Stéphane Malandain, Yannick Excoffier, Adrien Lescourt

DescriptifLe projet interface a permis de mettre au point des surfaces tactiles « multi-touchs » sur toutes surfaces planes, horizontales ou verticales. Basé sur le principe d’une illumination infrarouge de la surface à rendre tactile, ce dispositif est peu invasif, fiable et facile à adapter sur les murs ou tables existants. Trois écoles ont participé au projet initial (hepia, heig-vd, EIA-FR).

Points forts• Permet de transformer toute

surface verticale ou horizontale en une surface tactile de grande dimension.

• Complètement multi-touch (pas de limites de contacts simultanés).

• Une très grande réactivité qui garantit une réponse immédiate au contact.

• Dimension : jusqu’à 18 mètres linéaires de mur tactile.

• Compatibilité totale avec Windows 7 / plusieurs appli-cations réalisées.

• Coût de production très raisonnable.

Depuis 2007, le projet interface vise à transformer toute surface en une surface tactile. Nous avons acquis une très grande expérience dans ce domaine qui nous permet aujourd’hui de proposer un dispositif fiable et abouti.

La partie software du projet, dont nous étions responsables, est essentielle. En effet, le principe de ce dispositif repose sur l’illumination infrarouge de la surface. Des caméras infrarouges hautes performances repèrent le réfléchissement des doigts dès qu’il y a un contact avec la surface. Ensuite, il faut « tracker » les points de contact et les transformer en coor-données. Il revient à la partie logiciel « bas niveau » de s’occuper de cette tâche. Puis, il faut caractériser le mouvement des points reconnus pour déterminer une gestuelle et l’associer à des fonctionnalités. Par exemple, repérer un « glisser-déplacer » par opposition à un « agrandis sement ». Cette partie, de plus haut niveau, a aussi été développée par l’équipe en charge du projet, et les résultats nous permettent de réaliser des applica-tions professionnelles exploitant le dispositif de façon aisée.

Ainsi, nous avons développé de nombreux logiciels utilisant les caracté-ristiques du dispositif. Nous l’avons également rendu compatible avec Windows 7 et avec le protocole de communication tuio.

Enfin, notre système permet de connecter plusieurs caméras infrarouges et de fusionner les informations reçues. Ainsi, cela nous permet de réaliser un dispositif de plusieurs mètres de long, avec les mêmes spécificités (tactile, multipoint, et de très grande réactivité).

L’équipe de développement du projet ITM.

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Valorisation- Nombreux salons : Salon International des Inventions de Genève 2010

(Prix de l’OPI), Salon du livre, Foire de Fribourg, EFEF (2011), Nuit de la science, Innotrans (Berlin 2012), exposition itinérante du CERN.

- Création d’une start-up ncilab (www.nci-lab.com) courant 2012.

Equipement particulier- Barre d’illumination avec des lasers infrarouges.

- Caméras infrarouges.

Légendes

1 - Application fenêtrée sur le mur tactile.2 - Mur tactile multi-touch.3 - Dessin sur table tactile.4 - Googlemaps sur table multi-touch.5 - Un contact sur la surface fait des « vagues ».

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Fiche 4

NRF4NOSOCOM - Bouchon Réseau ad-hoc sans fil de validation de protocole médicalRené Beuchat, Luigi Zaffalon, Xavier Meyer (hepia), Bertrand Hurst (heig-vd)

DescriptifCe projet a permis le dévelop-pement de modules basés sur un micro-contrôleur Icycom (CSEM-Centre Suisse d’Electro-nique et de Microtechnique) à très basse consommation et intégrant une communication RF à 868 MHz. Ces modules sont moulés dans un bouchon et sont rechargeables par induction (collaboration CFPT-Centre de Formation Professionnelle Technique). L’antenne spécialisée pour ce module a été développée grâce à une collaboration avec l’entreprise MIND (Archamps). Les données sont récoltées à travers un relais RF-Internet et transférées sur un serveur dédié dans une base de données SQL.

Points fortsLe module de base d’acquisition de données est de taille très réduite de 2 cm x 2 cm. Ces caractéristiques principales sont :• Une communication RF courte

distance ~100 m.• 128 KB de mémoire non volatile

pour les programmes et données.

• Module accéléromètre 3D intégré.

• Téléchargement de nouvelles versions de logiciel par RF.

• Extensions possibles grâce à 3 bus série (SPI, i2c, UART).

• L’alimentation est fournie par une batterie rechargeable par induction.

De nos jours, l’utilisation de systèmes permettant de communiquer partout est courante, à l’exemple du Smartphone qui nous lie pratiquement avec la planète entière où que nous soyons. La durée d’utilisation est cependant limitée.

Une autre catégorie fait actuellement de plus en plus couramment son apparition et concerne les objets communicants, que l’on nomme parfois « l’Internet des objets ». Ils doivent présenter une très faible consommation, ce qui leur assure un fonctionnement autonome pendant des mois, voire des années de façon autonome. Ils diposent généralement d’une faible portée de communication. L’objectif est souvent d’effectuer des mesures locales et de les transmettre dès que possible à un serveur de données ou de générer des alarmes quant à des évènements spécifiques.

Par ailleurs, les progrès récents de la médecine se sont hélas accom-pagnés d’une augmentation sensible des maladies nosocomiales. Les techniques invasives pratiquées pour le diagnostic, la surveillance et le traitement sont souvent à l’origine d’infections. Ces infections nosoco-miales ne peuvent pas toutes être évitées, mais près de la moitié le pourraient par des moyens relativement simples, tels que le lavage et la désinfection des mains.

Dans le cadre de ce projet, des prototypes de modules communicants ont été développés ainsi que l’environnement de récolte de données basé sur un serveur SQL. Equipée de transmission RF, cette nouvelle génération de modules micro-contrôleurs d’acquisition de données présente une consommation très faible. Ces modules peuvent aussi être utilisés pour des acquisitions de données réparties et à faible débit. Leurs fonction-nalités leur permettent de communiquer entre eux ainsi que vers des stations de récolte de données. Ils peuvent être placés, récoltés et déplacés aisément.

Vue générale schématique du système NRF4NOSOCOM.

Fiche 4

ValorisationLa réalisation de ce projet a permis de mettre en oeuvre une nouvelle gamme de processeurs développés en Suisse au CSEM (Centre Suisse d’Electronique et Microtechnique) avec des performances de consommation très réduite et incorporant une communication RF inté-grée. Ce projet entre dans la dynamique de l’institut sur les systèmes embarqués autonomes et à basse consommation. Il est à l’origine :

• de la signature de mandats avec les HUG (Hôpitaux Universitaires de Genève) ;

• de collaborations actives avec le CSEM et Mind ;

• d’une base pour de futures collaborations industrielles.

Financements• RCSO-TIC• Mandats HUG (Hôpitaux

Universitaires de Genève).

Equipement particulierRéalisation complète du système :• Prototype développé en parallèle avec des mandats des HUG

(Hôpitaux Universitaires de Genève) et le réseau RCSO-TIC.• Interface réseau Icycom/Ethernet.• IPv4/SLIP sous OS-NET-7.• Serveur base de données SQL.• Serveur de requête BIRT.• Protocole de communication.• Mise à jour par RF du logiciel des modules bouchons.• Transfert des données par initiative du bouchon sur serveur.

Légendes

1 - Flot de données, schéma bloc général.2 - Les divers éléments du système (ouvert).3 - Station réseau intermédiaire seule.4 - Différents états du module dans le temps.5 - Module processeur seul.6 - Affichage des résultats.

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Fiche 5

HbbTV - Hybrid broadcast broadband TVNorme incontournable au développement de la télévision interactiveAndrés Revuelta

DescriptifLe projet HbbTV propose de contribuer à l’essor d’applica-tions et de services utilisant les technologies de la TV du futur. Les nouvelles possibilités d’inter-activité offertes par HbbTV permettent d’envisager une évolution de l’expérience multi-média qu’il s’agit d’investiguer. Les aspects interaction et GUI multi-plate-formes étant prépon-dérants dans le domaine de la TV interactive, une plate-forme de démonstration permettra d’étudier l’utilisation de services interactifs liés aux contenus télévisuels.

Points forts• Nous développerons une plate-

forme « démonstrateur » utilisant les technologies émergentes dans le domaine de la TV connectée.

• Nous proposerons des solutions innovantes en rapport avec la consommation de contenu, en tenant compte des problèmes liés au foisonnement des informations générées par les technologies émergentes, le web et les réseaux sociaux.

• Notre système comportera tous les composants essentiels d’un réseau hybride de diffusion TV et Internet, et facilitera le test des scénarios suggérés.

Nous allons cibler nos efforts sur les trois aspects principaux suivants :

1. Choix des scénarios démontrant les problématiques HBBTV, IMS (IP Multimedia Subsystem), et IHM (Interface homme-machine) lié à la télévision interactive.Cette partie, par la mise en pratique d’applications choisies, traitera les problématiques liées au transport des flux média, IHM et inter action riche entre spectateur-s et programme TV.

Deux scénarios de démonstration caractéristiques seront précisés en collaboration avec les partenaires. Ils porteront sur les problématiques liées aux techniques de diffusion dans un contexte de réseaux hybrides et la sophistication croissante des applications des usagers.

2. Mise en place et réalisation de la plate-forme de démonstration. Une plate-forme matérielle sera testée et validée pour son usage de démonstrateur/testeur HbbTV. Cette plate-forme HbbTV sera ensuite reliée à celle d’IMS, développée en parallèle au début du projet. L’architecture du démonstrateur sera principalement définie par :

• les choix matériels ;• l’architecture du système (dont serveurs et clients HbbTV / IMS) ;

• définition des flux de communication HbbTV et IMS, (serveurs- applications-terminaux tels que télécommande, tablette, smartphone…).

3. Développement et implémentation des éléments d’interface IHM. Nous procéderons à l’élaboration de l’état de l’art côté IHM, à l’implé-mentation inter actives et logiques des couches nécessaires à la création d’applications contextuelles (scénarios) offrant des services de type « réseau social » et gestion de contenu. Selon les résultats de l’état de l’art, et en fonction de chaque scénario, nous développerons une couche IHM cohérente et capable d’interagir avec les technologies sous-jacentes en question, soit IMS et HBBTV. Au final, nous devrons tirer les recommandations utiles visant au bon arbitrage entre le contenu de l’écran de la télévision et les petits écrans complémentaires.

Architecture HbbTV – Contexte des réseaux.

Fiche 5

ValorisationEconomique : • Soutien actif de l’EBU-UER, cofondateur de la norme HbbTV.

• La TSR et la PME Sobees soutiennent aussi ce projet.

• La société Ericsson est intéressée à poursuivre sa collaboration avec l’EIA-FR.

• Des discussions avec la PME Softcom sont en cours.

Académique :• Cours MSE : « Mobiles systems & Applications » : J.-F. Wagen,

T. El Maliki, A. Revuelta.

• Cours MSE : « Next Generation Networks and Web 2.0 » : A. Delley et J.-F. Wagen.

• Cours MRU – 2009/2011 : « Transmissions audiovisuelles optimisées » : A. Revuelta.

Equipement particulierLe contexte de travail sur des réseaux de transmission hybrides, comportant les diffusions Broadcast (satellite, TNT, CATV) et Broadband (Internet), avec l’interactivité induite par la norme HbbTV elle-même,

exige en sus des équipements cou-rants au développement Web et Internet, une infrastructure et des équipements complexes de trans-mission. Le soutien actif de l’EBU- UER, cofondateur de la norme HbbTV, nous permet de pallier à ce problème.

De plus, la société Ericsson pro-pose sa collaboration, en mettant

sa plate-forme de transmission IMS à disposition du projet.

Notre plate-forme utilisera différents terminaux accessibles sur le mar-ché aux utilisateurs HbbTV, aussi bien en termes de télévisions et de « set top box », qu’en termes de terminaux mobiles d’affichage et d’interaction.

Légendes

1 - Plate-forme de démonstration HbbTV.2 - Exemple de scénario à implémenter.3 - HbbTV next : le futur de la TV ?4 - Roland Garros 2011 : un test grandeur

nature réussi. © France Télévisions5 - HbbTV apporte une nouvelle dimension

interactive aux débats TV. © France Télévisions

6 - MesServicesTV, un portail d’essai sur TNT.© MesServicesTV, Auxerre

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Fiche 6

Ecomobilité Analyse du confort de conduite dans les transports publicsFabien Vannel, Christian Abegg

DescriptifCe projet vise à développer un système d’aide à la formation des conducteurs de bus. Dans ce cadre, un véhicule est équipé de plusieurs capteurs : accéléro-mètres pour la mesure du confort, GPS, bus FMS qui transporte des données issues de l’ordina-teur central du véhicule. Ces informations sont transmises par une communication sans fil sur la tablette du formateur. Les différentes informations sont présentées dans un logiciel d’aide à la formation développé essen-tiellement pour l’écomobilité.

Points fortsLes Transports publics genevois (TPG) souhaitent devenir exem-plaires dans leurs méthodes de formation des conducteurs. Outre les compétences requises en termes de conduite, les conducteurs sont sensibilisés aux méthodes d’écomobilité : consommer moins de carburant, préserver le matériel et surtout améliorer le confort des usagers. Le système développé dans ce projet analyse les données de nombreux capteurs, ce qui per-met d’apporter directement des améliorations au style de conduite du conducteur.

Tout usager des transports publics a sans doute un jour qualifié le style de conduite du conducteur de désagréable ou d’exemplairement doux. Ce projet réalisé entre hepia et les Transports publics genevois (TPG) consiste à développer un nouvel outil d’aide à la formation dont l’objectif est de fournir au formateur un outil informatique permettant de mesurer et de visualiser immédiatement les effets de la conduite sur le ressenti des passagers ainsi que de faciliter des économies de carburant.

Ce principe de l’écomobilité est présenté durant les formations et consiste à étudier les méthodes de conduite pour améliorer le confort des usagers, en évitant accélérations et freinages brusques ou répétitifs, par exemple.

L’une des difficultés majeures pour un conducteur est de comprendre l’impact de sa conduite sur le ressenti de ses passagers, surtout lorsqu’il s’agit d’un véhicule articulé de longue taille.

Le bus dédié à la formation est équipé de capteurs d’accélération, d’un système de localisation par GPS, d’une liaison à la centrale du bus, ainsi que de caméras. Toutes ces informations sont centralisées et mémorisées dans un ordinateur installé dans le véhicule. Une liaison sans fil par Wi-Fi permet à une ou plusieurs tablettes de visualiser en direct le parcours effectué, les images des caméras, ainsi que l’état des différents capteurs. La lecture des informations présentées fournit au formateur la possibilité de discuter immédiatement avec le conducteur de la qualité de sa conduite en termes d’écomobilité.

Un bilan final est rédigé et mis à disposition du conducteur qui peut ainsi comparer ses différentes courses de formation et évaluer sa progression.

Le principal défi de ce projet est de concevoir une architecture extrême-ment fiable et simple d’utilisation. Une transposition de ce système aux trolleys et tramways est envisagée.

Architecture globale du système.

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ValorisationCe projet sera achevé au printemps 2013 et mis à disposition des TPG pour le présenter à la conférence internationale sur les transports publics qui se tiendra à Genève en mai 2013.Plusieurs développements de ce projet pourront par ailleurs être utilisés dans d’autres collaborations avec les TPG, essentiellement dans les domaines du développement durable, tels que la mesure et l’économie d’énergie.

Equipement particulierL’environnement d’un véhicule de transport nécessite des systèmes particuliers dont la robustesse et la fiabilité se doivent d’être supérieurs aux standards :• L’ordinateur installé dans le bus a été choisi chez le fabriquant Kontron.

Celui-ci est certifié conforme à la norme EN50155 utilisée dans les transports et le domaine ferroviaire.

• La communication entre capteurs repose sur un système éprouvé dans ce domaine : le bus CAN.

• Une communication redondante est utilisée entre l’ordinateur de bord et la tablette.

Légendes

1 - Electronique d’un capteur d’accélérations.2 - Un boîtier contenant un capteur

d’accélérations.3 - Logiciel EcoView développé dans le cadre

du projet.4 - Graphes des accélérations et représentation

sous forme de nuages de points.5 - Image de la caméra du poste de conduite

et de la route.6 - Logo TPG.

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Fiche 7

QCRYPTCommunications à haute vitesse sécurisées par des clés de chiffrement distribuées selon les principes de la physique quantique.Fabien Vannel

DescriptifQCRYPT est un projet multi-sites financé par Nano-tera visant à créer un système de crypto-graphie quantique unique. Les performances ambitionnées ont nécessité la mise en commun de plusieurs compétences afin d’appliquer les résultats de la recherche fondamentale à un système commercialisable. hepia est chargée de la conception en VHDL de composants du Quantum Key Distribution (QKD) ainsi que de la conception d’interfaces optiques implémen-tées dans des FPGA de dernière génération.

Points forts• Projet multi-sites de 4 ans

avec un budget de plusieurs millions de francs.

• Utilisation de FPGA Virtex 6 ainsi que Stratix V.

• Implémentation d’interfaces série optiques à 2.5 Gbit/s et 10 Gbit/s.

• Conception d’algorithmes mathématiques en VHDL (Low-Density-Parity-Check, AES).

• Développement de protocoles dédiés.

• Conception de composants optiques (détecteur de photon unique).

• Preuves formelles de protocoles cryptographiques quantiques.

La société d’information actuelle est fondée sur le partage de données sous forme électronique. La cryptographie apporte des solutions pour échanger des informations de façon sécurisée et repose sur deux principes : disposer d’un algorithme mathématique de chiffrement et d’un secret commun unique. Actuellement, les systèmes d’information utilisent des algorithmes de chiffrement tels que AES (Advanced Encryption Standard), qui sont considérés comme incassables. En ce qui concerne le partage du secret commun, il est important qu’il soit transmis sans que quiconque puisse le récupérer. Selon les niveaux de sécurité souhaités, il peut être nécessaire d’utiliser une nouvelle clé de chiffrement à chaque échange de message.

L’objet de ce projet est de mettre les propriétés quantiques de l’optique au profit de la création de clés uniques. Le système est constitué de deux appareils (Alice et Bob), distants de plusieurs dizaines de kilomètres et reliés entre eux par une fibre optique. Un très faible flux de photons est émis au travers de ce canal, de sorte que chaque photon soit porteur d’un seul bit d’information. Les systèmes émetteurs et récepteurs, nommés QKD (Quantum Key Distribution) peuvent créer des clés aléatoires tout en les garantissant contre toute interception ou manipulation par un espion.

Ces clés construites dans les appareils Alice et Bob à un taux de 1Mbit/s, sont transmises à deux encrypteurs chiffrant par AES des communications jusqu’à 100 Gbit/s.

Ce projet multi-sites financé par les fonds Nano-tera vise à dépasser les limites technologiques actuelles en s’appuyant notamment sur la conception de composants optiques tels qu’un détecteur de photon unique à très haut débit, sur l’accélération matérielle d’algorithmes mathématiques dans des FPGA et sur l’exploitation d’interfaces de télécommunication à 100Gbit/s.

Schéma ArchiQCRYPT.

Partenaires

Fiche 7

ValorisationLes résultats de ce projet sont exploités par la société genevoise IdQuantique sous la forme de deux nouveaux appareils : un encrypteur AES à 100 Gbit/s ainsi qu’un serveur de clés quantiques (QDK) à 1 Mbit/s fonctionnant jusqu’à 100 km.Plusieurs publications académiques sont prévues ainsi que des présentations dans des conférences internationales.Les résultats de ce projet pourront également être exploités dans le cadre de nouvelles collaborations.

Fiche 8

MUlti-disciplinary diStrIbuted Computing (MUSIC) Nabil Abdennadher

Points fortsL’idée directrice du projet MUSIC est de profiter de l’infrastructure matérielle informatique existante et non exploitée pour exécuter des applications gourmandes en ressources informatiques (pro-cesseurs, mémoires, espace de stockage, réseau, etc.). L’objectif est d’offrir aux chercheurs et aux industriels un environnement intuitif qui cache la complexité et l’hétérogénéité de l’infrastructure matérielle. Cette démarche est similaire aux concepts proposés par le grid et le cloud computing.

hepia développe depuis 2003 un environnement de calcul volontaire appelé XtremWeb-CH (XWCH : www.xtremwebch.net). Cet environnement est composé d’une infrastructure informatique matérielle et d’une couche logicielle qui cache l’hétérogénéité et la distribution des ressources. XWCH a fait l’objet de plusieurs améliorations et extensions dans le cadre de plusieurs projets de recherche appliquée financés par la HES-SO, la Confédération suisse et l’Europe (FP7).

L’objectif du projet MUSIC est de :

• consolider l’infrastructure existante par de nouvelles ressources fiables et stables ;

• développer les outils nécessaires pour l’administration et la gestion des ressources disponibles. Ces outils concernent aussi bien les administra-teurs que les développeurs d’applications ;

• connecter la plate-forme actuelle XWCH avec d’autres plate-formes distri-buées telle que la grille Suisse (www.smscg.ch), la plate-forme euro-péenne EDGI (http://edgi-project.eu/) ou le cloud d’Amazone (http://aws.amazon.com/ec2/) ;

• utiliser la plate-forme dans le cas concret de plusieurs applications issues de domaines divers tels que l’environnement, les sciences du vivant et l’art.

DescriptifMUSIC vise à mettre en place une plate-forme distribuée de calcul volontaire pour le déploiement et l’exécution d’applications de calcul intensif. L’idée est d’exploiter les infrastructures matérielles non utilisées au sein d’une entreprise, laboratoire ou université pour exécuter des applications de haute perfor-mance. Plusieurs applications sont déployées afin de valider et de tester la plate-forme mise en place. Elles sont issues de domaines divers tels que l’envi-ronnement, les sciences du vivant et l’art. Exemple de deux applications déployées sur la plate-forme Grid / Cloud / Cluster de l’hepia :

classification d’images « artistiques » (HES Lucerne) et analyse des risques de cyclones (Université de Genève).

Fiche 8

ValorisationLes outils, le savoir-faire et les applications développés dans le cadre du projet MUSIC seront utilisés pour proposer des solutions perfor-mantes et à coût abordable pour les sociétés et entreprises ayant un besoin en calcul de haute performance.

Equipement particulierLe projet MUSIC utilisera le cluster Gordias installé à hepia, l’infrastructure de calcul volontaire XtremWeb-CH, la plate-forme Cloud du projet européen Venus-C ainsi qu’une plate-forme de cloud privée en cours de construction à hepia.

Valorisation La valorisation de la recherche d’inIT s’est réalisée par les publications scientifiques ou tout-public, les communications dans des congrès, des interventions ponctuelles dans divers médias (TV, radio, journaux), l’orga-nisation de manifestations scientifiques.

Sélection de valorisations « grand-public »

« SITG Concours hepia », Tribune de Genève du 20 juillet 2011.

«Affrontement éthique entre pirates informatiques / ITI », Tribune de Genève, du 4 mars 2011.

« Genève enlève toute les caissettes à journaux et plante un arbre à la place », Urbanités, RTS, 21 avril 2010

« Faites faire des calculs à votre écran de PC ! », Newsletters Alliance, février 2011.

« L’imprimerie a permis au peuple de lire, l’internet va lui permettre d’écrire », Evéne-ment Fêtons Linux 2e édition, Tribune de Genève du 4 octobre 2011.

« Linux et ses pairs fêtés par leurs utilisateurs », événement Fêtons Linux 1re édition, Le Courrier du 7 octobre 2010.

« Une fête pour aimer les logiciels libres », Evénement Fêtons Linux 1re édition, Tribune de Genève du 6 octobre 2010.

Sélection de valorisations scientifiques

Abdennadher N., Niinimaeki M., Ben Belgacem M. « The XtremWeb-CH Volunteer Computing Platform », 3e chapitre du livre Desktop Grid Computing, Christophe Cérin, Gillles Fedak, 2012.

Abdennadher N., Niinimaeki M., « Virtual EZ Grid : A Volunteer Computing Infrastructure for Scientific Medical Applications », International Journal of Handheld Computing Research 3(1), pp. 74-84, 2012.

Albuquerque P., Künzli P. and Meyer X. « Performance Model for a Cellular Automata Implementation on a GPU Cluster ». In K. De Bosschere, E.H. D’Hollander, G.R. Joubert, D. Padua, F. Peters, M. Sawyer editors, Applications, Tools and Techniques on the Road to Exascale Computing, Advances in Parallel Computing, vol. 22, p. 199-206. IOS Press, 2012.

Bologna G., Deville B., Gomez J.D., Pun T. « Toward local and global perception modules for vision substitution ». Neurocomputing, 74(8): 1182-1190, 2011.

Satizábal Héctor F., Upegui A., Pérez-Uribe A., Rétornaz P., Mondada F., « A social approach for target localization : simulation and implementation in the marXbot robot ». Memetic Computing, 3(4): 245-259, 2011.

Upegui A., Thoma Y., Satizábal Hector F., Mondada F., Rétornaz P., Graf Y., Perez-Uribe A. and Sanchez E. « Ubichip, Ubidule, and MarXbot: A Hardware Platform for the Simu-lation of Complex Systems », In ICES 2010: From Biology to Hardware, York-UK, LNCS 6274, pp. 286-298, 2010.

Titi X., El Maliki T., Seigneur J-M. « Reputation System for Mitigation of Malicious Access Points », IADIS, BEST Quantitative Research Paper, 2010.

El Maliki T., Seigneur J-M. « Identity Management Services », book chapter of « Computer And Information Security Handbook », Vacca, Elsevier, 2010.

El Maliki T., Seigneur J-M. « Survivability of Mobile Sensor Network using Security Adaptation Reference Monitor (SARM) » Proceeding Indoor Positioning and Indoor Navigation IPIN, Zurich, 2010.

Upegui A. « Dynamically Reconfigurable Hardware for Evolving Bio-Inspired Architec-tures » book chapter in « Intelligent Systems for Automated Learning and Adaptation : Emerging Trends and Applications », edited by Raymond Chiong, IGI Global publisher, Hershey - USA, pp. 1-22, 2010.

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Bologna, G., Deville, B., Pun, T. « On the Use of the Auditory Pathway to Represent Image Scenes in Real-Time ». Neurocomputing, 72, 839-849, 2009. Electronic publication : 2008, Article DOI : http://dx.doi.org/10.1016/j.neucom.2008.06.020 (2009).

J. Mira, J. M. Ferrández, J. R. Álvarez, F. Paz, and F. J. Toledo, Eds. Lecture Notes In Computer Science, vol. 5602. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2009.

Conférences, congrès

Gomez J.D., Bologna, G., Pun, T. « Spatial awareness and intelligibility for the blind : audio-touch interfaces ». Proc. of the CHI’12 International Conference, Austin, Texas, 5-10 mai 2012.

« Eco-Mobilité », Les Rencontres de l’innovation, Soirée de la recherche des écoles HES, HETS, Genève, 21 mars 2012.

Gomez J.D., Mohammed S., Bologna G., Pun T. « Hybrid Kinect and sound-based scene understanding for visually impaired people assistance ». AEGIS Workshop and International Conference (Accessibility reaching everywhere), Brussells, Belgium, 28-30 novembre 2011.

Gomez J.D., Mohammed S., Bologna G., Pun T. « A virtual ceiling mounted depth-camera using orthographic kinect ». Proc. of the 13th International Conference on Computer Vision (demo paper), Barcelona, Spain, 6-13 novembre 2011.

Gomez J.D., Mohammed S., Bologna G., Pun T. « Toward 3D scene understanding via audio-description: Kinect-iPad fusion for the visually impaired ». Proc. of the 13th international ACM SIGACCESS conference on computers accessibility (ASSETS’11), Dundee, Scotland, 24-26 octobre 2011.

Meyer X., Albuquerque P. and Chopard B. « A multi-GPU implementation and perfor-mance model for the standard simplex method ». Proc. 1st Int’l Symp. and 10th Balkan Conf. on Operational Research, BalcOR 2011, Thessaloniki, Greece, 22-25 septembre 2011.

El Maliki T., Seigneur J-M., « Reliablity and Survivability of Wireless Sensor Network Using Security Adaptation Reference Monitor (SARM) » Secureware 2011, IEEE., Fifth International Conference on Emerging Security Information, Systems and Technologies, Nice, France, 21-27 août 2011.

Gomez J.D., Bologna G., Deville B., Pun T. « Multisource sonification for visual substi-tution in an auditory memory game : one or two fingers ? » In Proceedings of the 17th International Conference on auditory display, Budapest, Hungary, 20-23 juin 2011.

Abdennadher N., Ben Belgacem M., Couturier R., Laiymani D., Miquee S., Niinimaeki M., Sauget M., « Gridification of a Radiotherapy Dose Computation Application with the XtremWeb-CH Environment », GPC 2011, Oulu, Finlande, mai 2011.

« Building a Volunteer Computing Platform with XtremWeb-CH », tutorial donné en marge de la conférence GPC 2011, Oulu, Finlande, mai 2011.

Mobilité durable dans les transports publics, Swiss Engineering, Journée Technique mobilité durable, hepia, Genève, 25 mai 2011.

Gomez, J.D., Bologna, G., Pun, T. « Colour-audio encoding interface for visual substi-tution ». Zürich Vision Meeting 2011, 19 avril 2011 (Poster).

Walenta N., Burg A., Guinnard O., Houlmann R., Wen Lim C., Roth C., Trinkler P., Vannel F., Zbinden H., « High-speed quantum key distribution », Nano-tera, RTD2010, avril 2011.

Gomez, J.D., Bologna, G., Pun, T. « Color-audio encoding interface for visual substitu-tion : See ColOr matlab-based demo ». In Proceedings of the 12th international ACM SIGACCESS conference on computers accessibility (ASSETS’10), Orlando, Florida, USA, 25-27 octobre 2010.

Bologna, G., Pun, T. « Detecting objects and obstacles for visually impaired individuals using visual saliency ». In Proceedings of the 12th international ACM SIGACCESS confe-rence on computers accessibility (ASSETS’10), Orlando, Florida, USA, 25-27 octobre 2010.

El Maliki T., Seigneur J-M. « A Security Adaptation Reference Monitor (SARM) for Highly Dynamic Wireless Environments » The International Conference on Emerging Security Information, Systems, and Technologies SECURWARE, juillet 2010.

Bologna, G., Deville, B., Pun, T. « Sonification of color and depth in a mobility aid for blind people ». In Proceedings of the 16th international Conference on Auditory Display, Washington DC, USA, 9-15 juin 2010.

Ben Belgacem M., Niinimaeki M., Abdennadher N. « Programming Distributed Medical Applications with XWCH2 » HealthGrid 2010, Paris, juin 2010.

El Maliki T., Seigneur J-M. « A Security Adaptation Reference Monitor (SARM) for Highly Dynamic Wireless Environments », IEEE- ICC, Theme : « Communications: Accelerating Growth and Development » Cape Town, South Africa, 23-27 mai 2010.

Satizábal Héctor F., Upegui A., and Perez-Uribe A. « Social Target Localization in a Population of Foragers », Proceedings of International Workshop on Nature Inspired Cooperative Strategies for Optimization (NICSO 2010), Granada-Spain, Studies in Compu-tational Intelligence vol 284, pp. 13-24 mai 2010.

Titi X., El Maliki T., Seigneur J-M. « Towards Mobile / Wearable Device Electrosmog Reduction through Careful Network Selection » ACM International Conference Procee-ding Serie 2010.

Abdennadher N., Fragnière E., Moresino F. « Services Pricing: A Shared Grid Case Study » IEEE International Conference on Service Operations, Logistics and Informatic. Chicago, USA, juillet 2009.

Bologna G., Deville B., Pun T. Blind « Navigation along a Sinuous Path by Means of the See ColOr Interface ». In Proceedings of the 3rd international Work-Conference on the interplay between Natural and Artificial Computation: Part II : Bioinspired Applications in Artificial and Natural Computation, Santiago de Compostela, Spain, 22-26 juin 2009.

Bologna, G., Malandain, S., Deville, B., Pun, T. « The multi-touch See ColOr interface », ICTA 2009, The 2nd Int. Conf. on Information and Communication Technologies and Acces-sibility, Hammamet, Tunisia, 7-9 mai 2009.

Satizábal Hector F., Upegui A. « Dynamic Partial Reconfiguration of the Ubichip for Implementing Adaptive Size Incremental Topologies ». In proceedings of the IEEE Congress on Evolutionary Computation, Trondheim - Norway, pp. 134-141, mai 2009.

Parra J., Upegui A., Velasco J. « Cytocomputation in a biologically inspired and dyna-mically reconfigurable hardware platform ». In proceedings of the IEEE Congress on Evolutionary Computation, Trondheim - Norway, pp. 150-157, mai 2009.

Jorand O., Perez-Uribe A., Volken H., Upegui A., Thoma Y., Sanchez E., Mondada F., and Retornaz P. « Noise and bias for free : PERPLEXUS as a material platform for embodied thought-experiments ». In proc. of Adaptive and Emergent Behaviour and Complex Systems (AISB 2009) Convention, Edinburgh, Scotland, 6-9 avril 2009.

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