: En quoi les expérimentationsdu projet CityMobil sont-elles remarqua-bles ?Michel Parent : CityMobil, qui réunitquinze partenaires européens, se ter-mine fin 2011. Permettant de diffuserles nouvelles technologies développéespar l’Inria, il fait suite aux études Cy-bercars, pilotées par l’institut entre2000 et 2008. L’objectif est de développerla technologie des véhicules urbainsautomatiques. À l’issue de cinq ans detravail, CityMobil marque un tournantcar les expérimentations avec des vé-hicules automatisés ont lieu pour lapremière fois en parallèle sur plusieurssites : La Rochelle, Rome, Heathrow(près de Londres) et Castellon (Espagne).Dans la ville ibérique, les véhicules peu-vent être utilisés en mode guidé ou ma-nuel ; ils se déplacent principalementsur une plateforme réservée et partagentl’infrastructure routière pour certaines

parties du trajet. À Rome et à Heathrow,il n’y a pas de chauffeur mais les expé-rimentations se situent dans des endroitsprotégés. À La Rochelle en revanche,elles ont lieu en milieu urbain, sansprotection des voies.

: Quelles sont les dernièresavancées technologiques dues aux équipesde l’Inria?Michel Parent : L’équipe Imara a déve-loppé la technologie de la conduite au-tomatique. Celle-ci permet de se loca-liser dans l’environnement grâce à destechniques basées sur le laser et degénérer des trajec-toires et des arrêts encas d’obstacles. Lesinnovations concernentla génération de tra-jectoires en temps réel,afin d’éviter les obsta-cles et de pouvoir ac-coster une station à lademande. Autre nou-veauté : les techniques de localisationtrès précises SLAM (Simultaneous Lo-calisation And Mapping) consistant àcartographier l’environnement grâce àl’emploi de rayons laser et de capteursGPS. Quant à l’équipe Aoste, elle a dé-veloppé des outils comme SynDEx, per-mettant de réaliser des logiciels em-barqués qui pilotent les véhicules entemps réel. Avec ces instruments, ilest possible de concevoir et implémenterces systèmes sur des ressources phy-siques distribuées de façon automatique

et en réduisant le nombre de tests né-cessaires.

: Quelles sont les prochainesétapes à franchir pour que ces voiturespuissent être opérationnelles en milieuurbain ?Michel Parent : Actuellement, les voi-tures automatiques ne dépassent pasla vitesse de 15 km/h. Il faudra être ca-pable de générer des trajectoires sûresà des vitesses plus élevées, tout en évi-tant les obstacles. Prendre en compteun nombre croissant de véhicules estun autre axe de développement indis-

pensable. Ainsi, le pro-chain défi portera surla circulation simultanéede voitures automa-tiques et éventuelle-ment d’autres usagersde la route. Cela sup-pose de résoudre lesproblèmes de coordina-tion entre de nombreux

véhicules qui peuvent se croiser et sedoubler. Une solution peut consister àfaire des trains de voitures pour aug-menter les débits en s’appuyant surdes générations de trajectoire en tempsréel très dynamiques. �

CONTACTMichel Parent, conseiller scientifique de l’équipe-projet Imara, INRIAParis-RocquencourtTél. : +33 1 39 63 55 93, Michel.Parent@inria.fr

Fawzi Nashashibi, responsable l’équipe-projet Imara,Tél. : +33 1 39 63 52 56, Fawzi.Nashashibi@inria.fr

1INédit no 78, avril 2011

«L’objectifest de développerla technologie

des véhicules urbainsautomatiques »

© INRIA / Photo J.-M. Ram

ès

�ACTUALITÉ (P. 1)•Le Cybus à La Rochelle

�RECHERCHE (P. 2)•Le retour de l’ordinateur analogique ?

� INDUSTRIE (P. 4)•Concevoir mieux, plus vite et moins cher

� INTERNATIONAL (P. 6)•Modéliser le flux sanguin

� LA VIE DE L’INRIA (P. 7)•Épuration de l’eau par bioréacteur

�PRODUCTIONS (P. 8)•Une plateforme de réalité virtuelleà double emploi

No 78 AVRIL 2011

SOMMAIRE

Le Cybusà La RochelleEntretien avec Michel Parent, conseiller scientifique de l’équipe-projet Imara

L’Inria lance au printemps une démonstration du Cybus, un système deminibus électrique sans chauffeur qui évoluera sur un parcours urbainde 2 km doté de cinq stations d’arrêt. Cette expérimentation fait partiedu projet européen CityMobil auquel a contribué l’équipe Imara.

ACTUALITÉ

i l’on parle de « révolution numérique », c’est bienparce que les ordinateurs et tous les autres appareilsutilisant le calcul numérique ont bouleversé nos modes

de vie. Et cela, en mettant à notre portée des objets toujoursplus élaborés utilisant ce type de calcul : ordinateurs per-sonnels, smartphones, appareils photo, etc. Aujourd’huipourtant, des chercheurs de l’Inria s’intéressent de nouveauau calcul analogique, en vigueur dans les tous premiers or-dinateurs, c’est-à-dire ceux des années soixante.Théoriquement, le calcul analogique est capable d’effectuerdes opérations inaccessibles aux ordinateurs numériques.C’est ce qu’indique Mathieu Hoyrup, chercheur Inria au La-boratoire lorrain de recherche en informatique et ses appli-cations (Loria), à Van-dœuvre-lès Nancy, quitravaille sur le défri-chage de ce potentiel.Pour comprendre lanature de ces travaux,il faut revenir aux prin-cipes de base de cesdeux types de calcul.Observons par exem-ple une montre analo-gique et une montrenumérique. Dans lapremière, l’aiguillepasse par toutes lespositions possibles au-tour du cadran, tandisque la seconde pro-cède par « sauts »d’une seconde. Là estla différence entrel’analogique et le nu-mérique : l’analogique fonctionne sur un mode continu, lenumérique par sauts. Ainsi, nos ordinateurs reposent surdeux valeurs, les 0 et les 1, mais ni 1,5, ni 2… De plus, ils necalculent pas en permanence, mais seulement toutes lesquelques nanosecondes.Un ordinateur capable d’utiliser tous les nombres et decalculer en continu serait théoriquement capable de réaliserune infinité de calculs ou, tout au moins, ouvrirait-il despossibilités nouvelles. Ainsi, le théorème de Turing montrequ’il est impossible de savoir si un programme peut s’arrêterou s’il tournera sans cesse : ce n’est actuellement pas cal-culable. De même, certains calculs, comme la recherche del’itinéraire le plus court entre deux stations de métro, sontpossibles mais pas dans un délai raisonnable pour les ap-plications visées. L’ordinateur analogique pourrait apporterbeaucoup pour résoudre ces problèmes.

Reste à imaginer à quoi cet ordinateur ressemblerait. Lavaleur physique permettant les calculs pourrait être l’intensitéélectrique, capable de varier continûment. Aujourd’hui, onutilise seulement le fait que le courant passe ou non, maispas son intensité exacte. Surtout, il faudrait imaginer commentcalculer avec des valeurs analogiques. « Il faut construire unmodèle de calcul en s’assurant que son comportement nechange pas lorsque les valeurs entrées pour faire ce calcul su-bissent de légères perturbations, précise Mathieu Hoyrup.Ainsi, si l'intensité électrique code une donnée, sa valeur réellene peut correspondre exactement à la valeur souhaitée. Eneffet, l’interaction avec l’environnement, comme l’air ou unchangement de température, peut légèrement modifier cette

valeur. Un modèle ro-buste ne serait pas af-fecté par de petitsécarts.» Malheureusement,certaines études théo-riques prédisent quelorsque le système estrobuste, il est incapa-ble de calculer mieuxqu’une machine nu-mérique. La définitiond’un système robusteest toutefois variée.«La robustesse peutêtre considérée d’unpoint de vue statistique:le système fait un cal-cul, avec une probabilitéélevée qu’il soit juste.Nous jouons avec plu-sieurs modèles mathé-

matiques, plusieurs modèles de robustesse et plusieurs modèlesde calcul. La difficulté est d’interpréter tout cela.»On le voit, si l’ordinateur analogique suscite des recherchespassionnantes, il n’est pas près de supplanter nos ordinateursordinaires ! « Nous sommes encore trop loin de comprendrepour espérer réaliser bientôt une vraie machine plus performanteque les ordinateurs numériques, ou même la définir théori-quement, souligne le chercheur. Mais nous défrichons le terrainpour y arriver un jour. ». �

CONTACTMathieu Hoyrup, équipe-projet Carte, INRIA Nancy – Grand Est Tél. : + 33 3 54 95 84 22,mathieu.hoyrup@inria.frhttp://carte.loria.fr

Sur ces images, notre œil d’humain voit qu’il s’agit du mêmebureau, pris sous des angles différents. Mais comment unordinateur peut-il calculer le mouvement de la caméra entreces vues ? C’est à ce problème que s’attaque l’équipe InriaMagrit de Villers-lès-Nancy.De quoi, notamment, calculerla géométrie à trois dimensionsd’une scène à partir de plu-sieurs photos ou d’un film.La première étape consiste àdéterminer les « points d’in-térêt », des points facilementreconnaissables sur la photo.Sur l’image en haut à gauche,nous voyons tous les pointsd’intérêt retenus par l’ordina-teur. Les traits indiquent lamanière dont on les fait bougerpour parvenir à l’image en hautà droite. Cependant, lorsqueplusieurs points d’intérêt seressemblent, par exemple lorsqu’il s’agit des fenêtres iden-tiques d’un immeuble, l’ordinateur les confond. Il est alorsdifficile de bien faire correspondre les deux images. Ces

points ambigus posent des problèmes aux méthodes stan-dards. Il faut donc s’appuyer sur le mouvement de la caméra,qui est inconnu mais qui doit rester plausible. « Pour cela, nous utilisons des méthodes statistiques, explique

Nicolas Noury, doctorant dansl’équipe Magrit. Nous modéli-sons la probabilité pour que,par hasard, un ensemble depoints d’intérêt se ressemblentet simultanément soient cohé-rents avec les mouvements dela caméra. Autrement dit, plutôtque de modéliser une hypothèseréelle, on démonte les hypo-thèses fausses. C’est le principedes méthodes a contrario. »On en voit le résultat sur lesfigures du bas : celle de droitemontre tous les points étudiés,bien plus nombreux qu’enhaut. �

CONTACTNicolas Noury, Nicolas Noury, équipe-projet Magrit, INRIA Nancy – Grand EstTél. : + 33 3 83 59 20 72, nicolas.noury@inria.fr

3INédit no 78, avril 2011

2INédit no 78, avril 2011

RECHERCHE

IMAGES DE NOS RECHERCHES

Le retour de l’ordinateur analogique ?L’avènement du calcul numérique a révolutionné notre quotidien. Pourtant, les calculs analogiques, avec desvaleurs autres que 0 et 1, ouvrent potentiellement bien plus de possibilités. Des chercheurs lorrains tententd’imaginer l’ordinateur analogique de demain.

S

� RECONNAÎTRE LES SCÈNES EN RELIEF

e concept de réseau sans fil évoque généralement latéléphonie et l’Internet mobiles. Appelés cellulaires,ces dispositifs dépendent, pour leur fonctionnement,

de relais fixes. Mais il existe d’autres types de réseaux sansfil, plus complexes, qui s’appuient sur des relais mobiles.C’est l’objet des recherches de l’équipe Hipercom qui parti-cipe au projet ANR Ocari. Coordonné par EDF, il rassembleaussi bien des acteurs du secteur académique (universitésde Clermont-Ferrand, Toulouse, Paris-Sud et Inria) que desindustriels (DCNS et Telit).Ces réseaux permettent de communiquer avec des capteursdispersés sur de grands sites industriels non équipés de ré-seau câblé afin, par exemple, de signaler le dépassementd’un seuil de pollution ou le degré d’usure d’éléments demachines. Les informations sont envoyées par ondes radiodont la portée atteint quelques dizaines de mètres. Le re-cours aux capteurs relais intermédiaires est donc nécessaire.« La difficulté est de combiner les exigences des industriels :minimiser la consommation énergétique, car la plupart des

capteurs sont sur batterie, et garantir l’envoi du message dansles délais impartis, tout en étant compatible avec les interfacesexistantes », explique Pascale Minet, d’Hipercom. Enfin, lescapteurs ayant des capacités de mémoire très limitées, lesprogrammes développés doivent être très simples.L’équipe Hipercom a mis au point un protocole permettantde choisir les bons relais en prenant en compte l’existencede relais mobiles, par exemple des capteurs portés par unintervenant humain. Ces capteurs possèdent trois états pos-sibles : transmission, réception et veille. « Notre protocolevisait à les laisser le plus souvent possible en veille, tout en ga-rantissant l’envoi du message dans les délais, en évitant depasser toujours par les mêmes capteurs », précise la cher-cheuse. Les tests en vraie grandeur sont attendus à partirde septembre, dans des usines d’EDF et du constructeurnaval militaire DCNS. �

CONTACTPascale Minet, équipe-projet Hipercom, INRIA Paris – RocquencourtTél. : +33 1 39 63 52 33, pascale.minet@inria.fr

Des réseaux de capteurssans fil pour les usinesLe projet Ocari vise à faire communiquer des dispositifs fixes et mobiles, tout en consommant le moinsd’énergie possible.

L

Produire du biométhane biocarburant à partir de la digestionde micro-algues par les bactéries (méthanisation) est unevoie très prometteuse pour les énergies renouvelables. Eneffet, avec une croissance plus rapide que les autres végétauxet une utilisation plus efficace de la lumière, les micro-algues présentent un bon rendement énergétique. L’équipeBiocore s’y consacre depuis plusieursannées avec ses partenaires de l’Inraet de l’Ifremer. Avec succès : deuxbrevets, en 2006 puis en 2009, ontété déposés sur un procédé judicieuxde méthanisation des micro-alguesqui permet d’utiliser des résidus dela digestion, comme l’ammoniac etles engrais phosphatés, pour nourrirles algues elles-mêmes. En couplantainsi production et culture, les rejetsdans l’environnement sont limitéset le gaz carbonique fixé par les micro-algues au cours de laphotosynthèse est valorisé. Le projet ANR Symbiose, auquel participent également lelaboratoire CNRS Ecosym et la société Naskéo environnement(spécialiste de la valorisation des déchets), vise à optimiserce procédé. « Il est nécessaire de modéliser la croissance et lecomportement des populations d’algues et de bactéries afin depouvoir mieux optimiser ce système complexe », expliqueOlivier Bernard, de l’équipe Biocore. C’est sur ce point queréside l’expertise spécifique de l’Inria. L’équipe a conçu desmodèles du comportement des micro-algues et des bactéries,

qui ont été implantés dans un second temps dans des simu-lateurs numériques. Ceux-ci permettent de réaliser à moindrecoût des expérimentations in silico. Il est ainsi possible d’es-timer les meilleures conditions d’exposition au soleil oud’alimentation des algues pour la production d’une quantitéde biogaz élevée. Un premier système pilote, en extérieur,

composé d’un bassin de cultureovoïde et d’un méthaniseur, vientd’être mis en place (voir image). Ob-jectif : valider en conditions réelles(cycles de lumière et de températurejournaliers, contamination) les ré-sultats obtenus en laboratoire.L’étape suivante consistera à passerà l’échelle du pilote industriel. Surle même principe, le projet Symbioseexplore une autre piste qui pourraitintéresser les industriels : utiliser

les micro-algues pour « nettoyer » les fumées d’usines, carelles peuvent, pour leur croissance, ingérer une forte pro-portion de CO2. Cette utilisation comme filtre serait une pre-mière étape, et serait suivie dans un second temps d’uneréutilisation pour produire du biogaz ou du biocarburant(voir Inédit n° 58 « Modéliser la production de lipides par lesmicro-algues »).�

CONTACTOlivier Bernard, , projet Biocore, INRIA Sophia Antipolis – MéditerranéeTél. : +33 4 92 38 77 85, Olivier.Bernard@inria.fr

Après le dépôt d’un brevet sur la méthanisation des micro-algues, l’Inria et ses partenaires passent à laseconde phase : l’optimisation du procédé lui-même, réalisée au sein du projet ANR Symbiose.

� DES MICRO-ALGUES POUR PRODUIRE DU BIOGAZ… ET ABSORBER DU CO2

Un solver SAT est un logiciel qui vérifie et garantit la fiabilitéet le bon fonctionnement des matériels informatiques (pro-cesseurs par exemple) et des logiciels. Il permet égalementde résoudre des problèmes cryptographiques, commeretrouver la clé de chiffrement d’un système. Chaque année,les logiciels de ce type se mesurent lors d’une compétitioninternationale, la SAT Race. Lors de l’édition 2010, c’est unlogiciel développé pendant deux ans par deux équipes del’Inria (Planete et Salsa) qui a remporté le premier prix. Sonnom : CryptoMiniSAT. La compétition consistait à résoudreune série d’équations logiques. Parmi les vingt concurrentsen lice, industriels ou universitaires, CryptoMiniSAT a obtenules meilleures performances de résolution et de vitessed'exécution sur un corpus de 100 applications-tests, issuesdes domaines de la cryptographie et de la vérificationmatérielle et logicielle. Il a résolu 74 problèmes sur 100,chacun en moins de 900 secondes.Avec ses 10 000 lignes de code spécifiques, en complémentdu noyau de base des logiciels SAT, CryptoMiniSAT prend encompte 15 critères de vérification mathématiques pourtraiter rapidement les problèmes. « Une des originalités du

logiciel est de disposer à la fois des clauses des opérateurslogiques XOR et de l’algèbre de Boole, OU (OR)», souligneMate Soos, ancien des équipes Planete et Salsa et principalcontributeur du solver. « Le calcul booléen permet d'utiliserdes techniques algébriques pour traiter des expressions à deuxvaleurs du calcul des propositions. Il est ainsi plus facile derésoudre les problèmes cryptographiques. Et en raisonnant auniveau du XOR, on peut deviner des informations supplémentaires.»CryptoMiniSAT peut également déterminer des configurationset des combinaisons compatibles de logiciels plus vite qu’unautre solveur SAT car ce type de problème dispose d’unnombre important de XOR. Une caractéristique utile notammentdans l’installation de logiciels au sein de systèmes d’exploitationtels que Linux. Autre force du logiciel : des algorithmesélaborés pour forcer des variables à des valeurs fixespermettent une approximation plus fine des solutions, et unarbre de recherche très aléatoire afin de trouver des solutionsplus rapidement. �

CONTACTMate Soos, doctorant dans l’équipe-projet Planète, INRIA Grenoble -Rhône-Alpessoos.mate@gmail.com

: En quoi la plateforme a-t-elle répondu aux attentesd’Airbus ?Patrick Farail : Topcased (pour Toolkit in open-source forcritical application & systems development) est d’ores et déjàutilisé, notamment pour le développement de l’A350 et dessatellites Astrium. En effet, Airbus et les industriels d’Aero-space Valley ont besoin d’une plateforme permettant defaire évoluer, sur plusieurs dizaines d’années, leurs logicielsembarqués. L’objectif est, avant tout, de pérenniser les mé-thodes et les outils de développement des systèmes embar-qués critiques, pour cer-tains issus de l’Inria, touten minimisant les coûtsde propriété. Il est éga-lement nécessaire deprendre en compte lescontraintes réglemen-taires de certification etd’intégrer au plus tôt lesavancées du monde aca-démique et les évolu-tions méthodologiques.Pour ce faire – et c’estnotamment là un pointinnovant majeur – Top-cased est diffusé enmode open source, cequi permet d’accélérer le transfert technologique des résultatsdes travaux de recherche. La pérennité est garantie par l’in-tégration aisée de composants, en particulier ceux provenantdes laboratoires de recherche, et l’utilisation de standardsinternationaux. Il s'agit, en effet, de proposer une alternativeaux solutions propriétaires de modélisation, jugées trop dé-pendantes des stratégies de leurs éditeurs, et aussi d'assurerune pérennité sur 30 à 50 ans (durée de vie d'un programmeavionique). L’architecture choisie est basée sur Eclipse, unenvironnement intégré, libre, extensible, universel et poly-valent, permettant de créer des outils de développementpour tout langage de programmation. Enfin, les standardsouverts d’Eclipse et de Topcased rendent possibles laréduction des coûts d’acquisition de compétences et la dif-fusion des outils Topcased dans l’enseignement. Ainsi, lesfuturs ingénieurs seront formés à cette plateforme avantd’entrer dans notre société.

: Quelle a été la contribution de l’Inria ?Patrick Farail : Quatre équipes de l’Inria sont impliquées.Vasy et Espresso ont travaillé sur certains aspects fonda-mentaux, tels que la vérification des propriétés. Espresso a

développé des outils de modélisation de langages synchroneset de vérification formelle, et a connecté Topcased à sonlogiciel Polychrony facilitant le développement intégré d'ap-plications embarquées temps réel. Vasy s’est intéresséeaux technologies asynchrones et a contribué au développementde Fiacre, un langage formel pour la description, la simulationet la vérification des systèmes temps réel, embarqués etdistribués. Les outils CADP (Construction and Analysis of Dis-tributed Processes) de Vasy sont ainsi connectés à Topcasedvia Fiacre. De leur côté, Atlas et Triskell ont réalisé des in-

novations sur les trans-formations de modèlesavec leurs outils ATL(Atlas TransformationLanguage) et Kermeta,un langage de métamo-délisation exécutable.

: Quid du déve-loppement ?Patrick Farail : Depuisquatre ans, le projet alivré plusieurs versionsde l’atelier Topcased,qui inclut des éditeursde modèles en privilé-giant une approche au-

tomatisée de leur développement, des technologies de trans-formation comme ATL et des chaînes de vérification demodèle basées sur le langage Fiacre. Il fournit égalementun support aux activités transverses de gestion de versionset de configuration, mais aussi de gestion des exigences etde développement de code. Le succès est au rendez-vousavec un taux régulier de 6000 téléchargements par mois etdes utilisations par de nombreux industriels et académiques.Cette année, sortira la version 5 de Topcased. Grâce au pro-gramme européen Artemis dédié aux logiciels embarqués,au programme ITEA2 de recherche et de développement in-dustriel de coopération européenne dans le domaine des lo-giciels embarqués et distribués et à l'Agence nationale de larecherche (ANR), d’autres équipes ajouteront des fonction-nalités. En particulier, la plateforme OPEES (projet ITEA encours) va garantir la pérennité des composants issus duprojet Topcased. �

CONTACTPatrick Farail, responsable des développements des logiciels embarqués d’Airbuset expert EADS pour les méthodes de développement des logiciels embarqués.Tél. : + 33 5 61 93 66 28, patrick.farail@airbus.com

5INédit no 78, avril 2011

4INédit no 78, avril 2011

INDUSTRIE / LOGICIEL / BREVET

Concevoir mieux, plus vite et moins cherEntretien avec Patrick Farail, responsable des développements des logiciels embarqués d’Airbuset coordinateur du projet Topcased.

Topcased, animé par Airbus, a été l’un des projets phares d’Aerospace Valley, le pôle de compétitivité de Midi-Pyrénées et Aquitaine. Les composants qui en sont issus rencontrent un grand succès. Parmi les nombreuxacteurs de ce projet figure l’Inria, partenaire-clé de la recherche en systèmes embarqués.

� CRYPTOMINISAT PRIMÉ À SAT RACE 2010

COLLABORATION INDUSTRIELLE

Topcased est utilisé pour le développement du nouvel Airbus A350. © Airbus

© Bruno Sialve / Naskéo Environnement

: Quels sont les défisqu’entend relever le projet Cardioen modélisant l’écoulement san-guin? Irène Vignon-Clémentel : Lesmédecins n’ont souvent qu’uneidée générale des mécanismesphysiologiques normaux ou pa-thologiques de l’écoulement san-guin. L’approche mathématiquepeut leur apporter des informa-

tions complémentaires sur la manière dont se fait cet écou-lement afin d’optimiser la prise en charge des patients. Lamodélisation de la circulation sanguine s’appuie sur la mé-canique des fluides et sur son interaction avec la mécaniquedu solide, dite « interaction fluide-structure » car l’on prendégalement en compte le mouvement de la paroi des vaisseauxou des valves du cœur. Cette mo-délisation est assez complexe carl’écoulement du sang résulte d’uneinteraction forte entre la forme(ramifications de vaisseaux plusou moins tortueuses) et la fonction(débit de sang dans chacun desvaisseaux). Ainsi, il peut existerdes différences notables d’écou-lement dans une même zone d’uneartère selon que le tableau phy-siologique est « normal » ou « pa-thologique » (rétrécissement ouélargissement du vaisseau). Nousessayons de mieux comprendre leflux sanguin dans les deux cas etson interaction avec le développement de la maladie ou deson traitement.

: Quelles sont les applications médicales de la modé-lisation du flux sanguin ?Irène Vignon-Clémentel : La chirurgie cardiaque pédiatrique,que j’ai découverte grâce au Docteur Feinstein, à Stanford,en est un exemple : il s’agit de pallier certaines malformationscardiaques. La chirurgie de Fontan consiste notamment àconnecter les veines caves directement aux artères pulmo-naires : le flux sanguin vers les poumons redevient normalmais il n’y est pompé qu’indirectement par le cœur. Il y a ce-pendant plusieurs manières de faire en fonction des cas cli-niques et des pratiques des différents hôpitaux. Nous avonscommencé par modéliser les procédures classiques d’in-

tervention. Nous essayons aujourd’hui d’intégrer les donnéesspécifiques du patient (géométrie et fonction des vaisseaux)avant leur opération pour aider les médecins à choisir lesstratégies les plus adaptées.

: Quels sont les problèmes que vous devez résoudre?Irène Vignon-Clémentel : L’organisme est composé demillions de vaisseaux. Comme il est impossible d’avoir accèsà la géométrie de chacun, nous étudions le flux sur unezone restreinte du système sanguin, comme si nous faisionsun zoom sur un « domaine d’intérêt » particulier. On peutainsi appréhender l’impact de la pose d’un stent dans le casd’anévrysme, ou d’une stratégie interventionnelle dans lachirurgie de Fontan. Nous modélisons l’écoulement en nousappuyant sur des données cliniques d’imagerie médicaletype IRM (géométrie et débit sanguin) et de cathéterisation(pression sanguine). Comme la géométrie des vaisseaux est

complexe, les équations ne peuventêtre résolues analytiquement. Ellesdoivent donc être discrétisées pourêtre traitées par ordinateur sur unmaillage de points qui en repré-sente la géométrie. Construire detels algorithmes efficacement n’estpas facile.Une autre difficulté est liée à l’ana-lyse sur une zone restreinte carl’écoulement dépend fortement dece qui se passe au-delà. Pour entenir compte, nous faisons appel àdes méthodes multi-domaines (oumulti-échelles) consistant à inté-grer au modèle tridimensionnel de

l’écoulement 3D des modèles simplifiés du reste de la cir-culation. Savoir où et comment faire cette intégration est undéfi. La modélisation du contact entre plusieurs partiesd’une valve lors de sa fermeture et de son ouverture cycliques,la caractérisation des structures de l’écoulement qui changentau cours de chaque battement du cœur ou les problèmes «inverses » d’identification de la raideur des vaisseaux sontd’autres exemples de problèmes mathématiques pourlesquels l’équipe Cardio a proposé des solutions novatrices.

: Pourquoi un partenariat avec Stanford ? Irène Vignon-Clémentel : J’ai effectué ma thèse dans l’équipede Stanford avant d’intégrer l’Inria en 2006. À l’époque, mescollègues américains avaient accès à des données cliniqueset utilisaient des algorithmes de calcul parallèle sur des

: Comment avez-vous dé-fini le sujet de recherche du réseauTreasure?Jérôme Harmand : Treasure1 estla suite d’un précédent projet duprogramme EuroMéditerranée3+3 qui portait sur l’épurationdes eaux et sur la modélisation.Il impliquait l’université de Mul-house et celle de Tlemcen (Algé-rie). Le sujet s’est précisé par la

suite en se confrontant aux besoins spécifiques des pays duMaghreb et en établissant sa pertinence socio-économique.La thématique adoptée se situe ainsi au croisement de deuxproblématiques cruciales pour l’Afrique : le besoin croissanten eau, notamment pour l’agriculture, et les problèmes detraitement des eaux usées. Treasure répond aux deux à lafois : il propose de coupler un procédé d’épuration biologiqueà des membranes microporeuses afin d’obtenir en sortie del’eau de qualité suffisante pour irriguer des cultures. L’objectifultime est que les laboratoires africains deviennent des ré-férences susceptibles de convaincre les décideurs locauxque ces bioréacteurs sont la solution à la bonne question aubon moment.

: Quels avantages offre ce réseau ? Jérôme Harmand : Le réseau Treasure organise des sémi-naires et finance des échanges. Il permet ainsi de multiplierles relations entre les chercheurs de différents pays dupourtour méditerranéen afin de partager des connaissancesdans les disciplines concernées par notre thématique. Cedispositif est financé par l’Inria et, depuis 2008, par desprojets bilatéraux et d’autres institutions françaises (Inra,

Cirad) ou pays partenaires. Le réseau peut égalementrépondre à des appels d’offre européens : le projet Co-advise, présenté par le service des relations internationalesde l’Inria Sophia-Antipolis et la direction des relations inter-nationales, permet aujourd’hui de financer des thèses enco-tutelle et/ou en co-encadrement entre un pays du Nordet un pays du Sud.

: Quels sont les enjeux scientifiques du réseau ? Jérôme Harmand : La décomposition des déchets dans unbioréacteur est l’œuvre de micro-organismes qui utilisentla pollution pour leur croissance. Cette activité (croissanceet mort des micro-organismes, prédation, etc.) libèrent detrès petites molécules susceptibles de colmater les mem-branes. Ces phénomènes doivent être pris en compte afind’optimiser le système. Notre rôle de mathématiciens estde mettre en équations la connaissance et les données desbiologistes, de chercher et analyser les lois qui gouvernentles écosystèmes microbiens et, lorsque ces modèles ont étévalidés par les données expérimentales, de les utiliser pouroptimiser le procédé. Nos partenaires de l’université deTlemcen mettent actuellement en place un bioréacteur de50 litres qui leur permettra de tester leurs modèles et dedémontrer la pertinence de leur approche aux partenaireslocaux. �

CONTACTJérôme Harmand, membre du Laboratoire de biotechnologie de l’environnement(INRA) et de l’équipe Modemic, équipe commune INRIA-INRA, INRIA Sophia Antipolis– Méditerranée Tél. : + 33 4 68 42 51 59, Jerome.Harmand@supagro.inra.fr

maillages de millions d’éléments représentant de manièreparticulièrement réaliste plusieurs vaisseaux sanguins.L’équipe était déjà bien engagée dans une approche per-sonnalisée des patients et travaillait avec des médecins.Les chercheurs de l’Inria ont d’autres atouts, tels que lavariété dans l’expertise mathématique et numérique, enparticulier sur les thématiques d’interaction « fluide-struc-ture» et de personnalisation des modèles par des « problèmes

inverses». Cardio repose ainsi sur une complémentaritéd’autant plus essentielle que la concurrence est importantedans le monde sur le thème de la modélisation du fluxsanguin. �

CONTACTIrène Vignon-Clémentel responsable INRIA de l’équipe-associée Cardio etmembre de l’équipe-projet Réo, INRIA Paris - Rocquencourt �Tél. : +33 1 39 63 51 18, Irene.Vignon-Clementel@inria.fr�

7INédit no 78, avril 2011

6INédit no 78, avril 2011

INTERNATIONAL

Modéliser le flux sanguinEntretien avec Irène Vignon-Clémentel, responsable Inria de l’équipe-associée Cardio

Composée de chercheurs de l’Inria (équipes Réo et Macs) et du laboratoire de recherche en biomécanismescardiovasculaires de l’université de Stanford, aux États-Unis, l’équipe-associée Cardio travaille sur lasimulation de l’écoulement sanguin. Son objectif : améliorer la compréhension de son fonctionnement etapporter une aide à la prise de décision clinique des médecins.

Épuration de l’eau par bioréacteurEntretien avec Jérôme Harmand, équipe Modemic, LBE-Inra Narbonne, et coordonnateur du réseau Treasure.

Treasure est un réseau du programme EuroMéditerranée 3+3 initié en 2006. Il rassemble aujourd’hui unedizaine de partenaires dont l’Inria, l’Inra et l’Ird en France, et des laboratoires espagnol, italien, belge,tunisien et algérien. Son objectif est de mettre au point un système de dépollution de l’eau efficace et capablede répondre aux besoins en eau croissants de cette région de l’Afrique.

LA VIE DE L’INRIA

ZOOM

1 Treasure : modélisation et contrôle de bioprocédés pour la réutilisation des eauxusées en agriculture

Écoulement (ligne de courant) dans une partie des vaisseaux avantl’opération de Fontan (enfant de 3 ans). © Équipe associée Cardio

naugurée en novembre dernier au centre de recherche InriaSophia Antipolis-Méditerranée, la plateforme Gouraud-Phongest un outil de recherche en réalité virtuelle et en interaction

3D. Si elle s'adresse à tous les chercheurs, elle sera égalementun outil de communication à destination des partenairespotentiels de l’Inria et du grand public lors d’événementscomme la Fête de la Science. Dans ce but, le pôle multimédiade l’Inria a réalisé des films de présentation pour chacun deces publics. Le film d’animation « Bien plus que la 3D ! » décritles principes de la vision stéréoscopique, de la 3D et de laréalité virtuelle aux visiteurs grand public avant leur accès à lasalle de réalité virtuelle. Pour un abord plus technique, un filmde 4 minutes 30 « Immersion dans la réalité virtuelle » est proposé. Il présente les coulisses de la plateforme, poste depilotage et cluster de PC, et de ses deux environnement virtuels : un mur d’images et un cube immersif composé de troisécrans verticaux et d’un horizontal. Le visiteur y apprend comment, avec des lunettes stéréoscopiques sur lesquelles sontposés des capteurs détectés par des caméras, il peut naviguer, armé d’un joystick, dans un environnement virtuel et « voir» les objets changer de perspective en fonction de ses mouvements. Il est alors prêt à expérimenter dans les meilleuresconditions les sensations d’immersion totale dans un environnement visuel et sonore d’une illusion parfaite ! �http://videotheque.inria.fr

8INédit no 78, avril 2011

PRODUCTIONS INRIA

Modern Computer ArithmeticRichard Brent et Paul Zimmermann Cambridge University Press (Series: Cambridge Monographs on Applied and Compu-tational Mathematics No. 18), 2010, 221 pages.ISBN: 9780521194693

Cet ouvrage présente des algorithmes en précision arbitraire pour effectuer efficacementdes opérations arithmétiques telles que l'addition, la multiplication, la division. Cesalgorithmes servent par exemple en arithmétique modulaire, en calcul de plus grandcommun diviseur ou pour le calcul de fonctions élémentaires et spéciales. Ce livre estdestiné aux personnes voulant concevoir et implanter des algorithmes de ce type. Ilpeut aussi être utile dans un cours de mathématiques ou d’informatique, notammentvia les exercices. Des solutions sont disponibles auprès des auteurs. �Paul Zimmermann est membre de l'équipe Caramel, INRIA Nancy – Grand Est.

Polygon Mesh Processing M. Botsch, L. Kobbeit, P. Alliez, M. Pauly et B. LévyEditions CRC Press / A K Peters Ltd., 2010, 250 pages.ISBN-10: 1568814267 ISBN-13: 978-1568814261

Le traitement numérique de la géométrie est un domaine de recherche qui arapidement évolué et dont les applications couvrent un large spectre : multimédia,conception assistée par ordinateur, rétro-ingénierie, sciences biomédicales numériques,calcul scientifique, etc. Ces dernières années, les maillages non-structurés à base detriangles sont devenus de plus en plus populaires et constituent à présent unealternative valable par rapport aux surfaces polynomiales dites "splines". Ce livredétaille la totalité de la chaîne de traitement numérique fondée sur ce type demaillages. �Bruno Lévy est responsable de l’équipe-projet Alice, INRIA Nancy – Grand-Est, et PierreAlliez est membre de l’équipe-projet Geometrica, INRIA Sophia Antipolis – Méditerranée.Tous deux bénéficient d’une bourse ERC.

LIVRES

Une plateforme de réalité virtuelle à double emploi

© INRIA

DIRECTEUR DE LA PUBLICATION : Michel Cosnard • RÉDACTEUR EN CHEF : Laurent Stencel • CONCEPTION RÉDACTION : Technoscope (V. Brénugat, F. Breton, C. Ferrieux, C. Michaut, C. Pezard, L. Rabier)SECRÉTAIRE DE RÉDACTION : Annie Garot • COMITÉ DE RÉDACTION : Céline Acharian, Marie Collin, Véronique Cortier, Rose-Marie Cornus, Aurélie Darnaud, Marie-Agnes Enard, Gérard Giraudon,Bernard Hidoine, Sabah Khalfa, Laurent Kott, Nathalie Lacaux, Jean-Jacques Levy, Jean-Pierre Merlet, Céline Serrano, Jean-Pierre Talpin, Séverine Valerius.DESSIN : Denis Pessin • CONCEPTION GRAPHIQUE : Vincent Hélye • MISE EN PAGE : pao INRIA • IMPRESSION : Caractère SA - Aurillac. © INRIA.Dépôt légal : avril 2011 - 3200 ex - 5 numéros par an • ISSN : 1267-5164 • Commission paritaire : 0610B07356.POUR PRENDRE CONTACT AVEC L’INRIA OU RECEVOIR INÉDITDirection de la communication : Téléphone : +33 1 39 63 52 95 • Télécopie : +33 1 39 63 59 60 • inedit@inria.fr • http://www.inria.fr • Inria INédit - BP 105 - 78153 Le Chesnay Cedex - France.

� WCC 2011 Seventh series of biannual workshops Codingand Cryptography11-15 avril 2011 Institut Henri Poincaré (IHP), Paris

� Séminaire : Modélisation et calculscientifique17 mai 2011 INRIA Paris-Rocquencourt

� Ecole CEA-EDF-INRIAEcole CEA-EDF-INRIA Vers la simulation numérique pétaflopique surarchitectures parallèles hybrides 6-10 juin 2011 INRIA Sophia Antipolis ?Méditerranée

� Journées IDM 20117e édition des Journées sur l'ingénierie dirigéepar les modèles 7-8 juin 2011 Polytech, campus universitaire de Lille 1, Lille

� Journées GDR GPL 8-10 juin 2011 Polytech, campus universitaire de Lille 1, Lille

� SFM-11: CONNECT 11th international school on formal methods forthe design of compter, communication and soft-ware systems: connectors for eternal networkedsoftware systems13-18 juin 2011 Bertinoro, Italie

MANIFESTATIONS

www.inria.fr/actualites/colloques

I

Erratum : dans notre numéro 77, le zoom de la page 7 indiquait que le grade de fellow IEEE est décerné à 5%de ses membres. En fait, il faut lire 5% de ses membres seniors. Il n’y a que 0,1% de tous les membres quiaccèdent annuellement à ce grade.