OpenSwarm : un projet très novateur pour l’internet des objets

Une nouvelle génération d’objets connectés

Dédié à l’Internet des objets (IoT) et porté par Inria, le projet OpenSwarm a été lancé le 26 janvier 2023 dans le cadre d’Horizon Europe (programme européen pour la recherche et l'innovation). Thomas Watteyne, directeur de recherche chez Inria Paris et responsable de l’équipe AIO, en est le coordinateur. Il en résume les objectifs : « Nous allons mettre au point des briques technologiques préparant les prochaines innovations de l’IoT. Nous nous intéressons en particulier à des capteurs intelligents, capables d’interagir au sein d’un réseau dynamique connecté. » Le chercheur poursuit :

Héritière de l’équipe EVA dont elle prolonge les travaux, AIO a été créée en 2022. Ses membres travaillent cependant de longue date sur l’IoT et la robotique, tissant des liens étroits avec le monde académique, de grands groupes industriels et des startups. Pour ce projet particulièrement novateur, doté d’un budget de près de 6 millions d’euros sur 40 mois (de janvier 2023 à avril 2026), ils ont ainsi mobilisé neuf partenaires européens (voir encadré). Avec un objectif : lever les différents défis scientifiques et techniques posés par les technologies de nouvelle génération pour l’IoT.

Une quantité considérable d’informations à traiter

À faible consommation énergétique, les réseaux sans fil sont de plus en plus utilisés pour la surveillance de zones difficiles d’accès, d’ouvrages de génie civil, ou encore de sites de production. « Ces réseaux d’objets connectés fonctionnent de façon très efficace pour des applications de surveillance simple, dans lesquelles les données brutes, issues de capteurs disposés dans les zones à surveiller, sont transmises périodiquement à un serveur qui les analyse en continu, explique Thomas Watteyne. Ce mode de fonctionnement statique s’avère particulièrement robuste et sécurisé, mais, pour les applications auxquelles OpenSwarm s’intéresse, nous allons développer des réseaux dynamiques, au sein desquels des capteurs mobiles peuvent échanger des données entre eux et avec un serveur central. »

La tâche s’avère alors nettement plus complexe car un tel réseau doit être capable de se reconfigurer en fonction du mouvement des capteurs, ces derniers pouvant par exemple être portés par des robots. Il s’agit d’organiser le réseau pour assurer la localisation, la communication et la collaboration des capteurs – tout ceci en temps réel ! Dans un réseau IoT dynamique, le nombre d’interactions tout comme la quantité d’informations à échanger entre les capteurs deviennent rapidement très importants. Or, les algorithmes utilisés dans les réseaux statiques ne sont pas performants pour traiter ces flux de données.

Des solutions génériques pour des utilisations variées

Comment OpenSwarm va-t-il dépasser ces limites ? Thomas Watteyne précise la démarche : « Tout d’abord, nous mettrons au point de nouveaux algorithmes permettant de réduire les temps de transfert d’informations entre les capteurs de réseaux dynamiques – pour opérer quasiment en temps réel. Ensuite, nous exploiterons le potentiel des innovations récentes en technologies embarquées, fondées sur l’intelligence artificielle pour l’IoT, en leur conférant des capacités de calcul sensiblement accrues. Enfin, nous développerons un compilateur spécifique à la programmation d’essaims. Il n’en existe pas à l’heure actuelle, il faudra donc le bâtir de bout en bout… »

Ainsi, les partenaires d’OpenSwarm comptent développer des solutions génériques pouvant être paramétrées et adaptées pour des utilisations très variées. Ils souhaitent démontrer la robustesse et les performances de leurs innovations dans quatre domaines : environnement, santé et sécurité au travail, mobilités, villes intelligentes.

De multiples applications

Quelles sont les applications visées ?  Thomas Watteyne cite quelques exemples :

Autres exemples d’utilisation : la surveillance de la pollution sonore dans des aires marines protégées (grâce à un réseau de bouées équipées de microphones), l’anticipation des opérations de maintenance des trains (avec l’analyse en temps réel des vibrations subies par les wagons) ou encore le développement de communautés d'énergie renouvelable (par l’optimisation de la production et de la consommation d’énergie entre bâtiments connectés).

Une plate-forme de test très inventive

L’ultime étape du projet : consolider un retour d’expérience, riche en enseignements, sur ces différents cas d’usage. Elle sera précédée d’une recherche approfondie, portant sur les développements les plus théoriques, et d’une d’implémentation des solutions techniques proposées.

Cette phase cruciale de validation s’appuiera sur l’inventivité des chercheurs d’Inria, à travers le DotBot. Imaginé pour promouvoir l’enseignement et la recherche en robotique, ce petit robot, facile à construire pour un coût modique, peut être équipé d’un capteur. Ainsi, un millier d’unités connectées formeront une plate-forme expérimentale pour tester la programmation en essaim.

Autre atout du projet : l’open source, comme le souligne Thomas Watteyne : «  Inria fait le choix de développer des technologies ouvertes, ce qui facilite la collaboration entre les différents partenaires d’un même projet. Cela permet aussi une large diffusion, au sein de la communauté académique ou industrielle, des briques technologies développées : l’open source favorise donc une stratégie gagnant-gagnant. »

Une aventure scientifique et humaine

Après la première réunion des partenaires à l’occasion du lancement officiel du projet, le chercheur affiche son enthousiasme et sa confiance dans le consortium qui devra relever des défis scientifiques passionnants.

Tout est nouveau et compliqué dans ce projet, car nous avons l’ambition d’initier un changement de paradigme en robotique et de couvrir un spectre d’innovation assez large, résume Thomas Watteyne. C’est une aventure autant scientifique qu’humaine ! Je suis ravi d’engager ces recherches et de coordonner pour la première fois un projet européen.

Le chercheur pourra compter sur le soutien de différentes ressources au sein d’Inria, dont la participation de Clotilde Monnet, recrutée récemment pour assurer le suivi d’ensemble d’OpenSwarm. « Venue du secteur de la santé, je découvre chez Inria le monde foisonnant du numérique, confie-t-elle. Avec un chercheur comme Thomas, qui sait entraîner une équipe et se passionne pour son domaine scientifique, je n’ai aucun doute sur la réussite du projet… »

• Objets connectés : des capteurs intelligents pour mesurer l'environnement (Thomas Watteyne) (vidéo), Inria, 9/3/2017.
• Internet des Objets (IoT) : promesses et réalité - Applications et Services (vidéo), Telecom Paris Alumni, 25/5/2021.
• Des capteurs à l’écoute de nos champs, Interstices, 30/7/2021.