FAITS SAILLANTS DU CENTRE

TIC et Santé

Le LGI2P a privilégié le domaine de la santé comme domaine d’application de ses travaux et de ses recherches. En effet, les systèmes de gestion de contenus ou plateformes de travail collaboratif déployés par le LGI2P sont aujourd’hui pour leur majorité mises en œuvre au profit de l’INSERM (via l’association AVIESAN), et l’objectif est d’augmenter le nombre de plateformes en service au profit du secteur bio-santé. L’EMA est par ailleurs partenaire d’une formation dans le domaine des TIC et de la santé, et le déploiement de cette formation est à l’origine de nombreuses collaborations avec le secteur biomédical.

Fin 2012, la constitution d’une chaire sur le savoir médical numérique a été évoquée avec l’Institut Mines Telecom. L’objectif ultime consiste à commercialiser de nouveaux services concernant le savoir médical numérique après les avoir testés sur le terrain en s’appuyant sur les travaux de recherche d’une chaire à mettre sur pied qui serait copilotée par l’Institut Mines Telecom et une ou plusieurs facultés de médecine. Les ontologies du domaine biomédical seront au cœur des problématiques de recherche de la chaire ce qui justifie le rôle du LGI2P dans ce projet. Ingénierie des connaissances en santé La coordination des métiers et des spécialités impliqués dans la prise en charge des malades constitue un enjeu majeur pour les systèmes sociaux français.

Collecter et analyser les données de santé (capteurs, analyses de flux de données, clustering, fouille de données), constituent la première étape d’une chaîne de traitements d’information au plus proche du patient. Partager l’information, échanger des avis de spécialistes et les enrichir avec des ressources scientifiques de référence (fouille des publications scientifiques, bases de données expertes...), telles sont les fonctionnalités proposées par les plateformes collaboratives développées pour les Instituts Thématiques Multi-Organismes (ITMO) de l’AvieSan (Inserm). Enfin, catégoriser ces différentes ressources et en présenter des synthèses visuelles afin d’assister l’expert (médecin référent, chef de service,...) dans sa prise de décision constituent l’ultime étape de cette chaîne de traitements. Pour exploiter efficacement des ressources biomédicales et la sémantique liée, nous développons des méthodes et des solutions logicielles interactives basées sur des ontologies de domaine pour l’indexation, la recherche d’information, le filtrage, et la visualisation. Les méthodes de découverte de connaissances à partir de données au service du patient Avec la numérisation croissante des données et des informations de santé, le concept relativement récent du traitement des « données massives » (Big Data) prend tout son sens dans le contexte des soins médicaux et de la recherche en santé. Initié en 1990, le Projet Génome Humain, a posé les premières pierres des technologies, méthodes et outils du traitement des données massives en santé. La croissance constante des puissances de stockage et de calcul nous permettent aujourd’hui d’espérer un impact fort dans le domaine de la santé et des soins. Ralentir la croissance des dépenses de santé, améliorer l’efficacité et personnaliser les soins, éduquer et responsabiliser les patients, développer la prévention sont quelques-uns des bénéfices attendus.

Le LGI2P, en collaboration avec des équipes du CHRU de Montpellier et de Sanofi Montpellier, mène des travaux de recherche sur un système de découverte de connaissances dans une approche globale des données patients. Une application sur le suivi glycémique de patients diabétiques de type 1 intègre l’ensemble des données disponibles sur un patient : données médicales, données de capteurs biométriques et informations sur sa vie quotidienne (diététiques, activités sportives, …) afin de découvrir les connaissances nécessairesà un suivi personnalisé des patients.

Fouille de données pour la classification et le clustering de données et de signaux dans le secteur biomédical En collaboration avec le Laboratoire Mouvement To Health (M2H) de l’Université Montpellier 1 et le Biomedical Engineering Research Group (BERG) de la National University of Ireland Maynooth (NUIM), le LGI2P développe de nouvelles méthodes de classification et de clustering pour le traitement des signaux et des données biomédicaux. Dans une étude pilote, la détection des déficits attentionnels pour des sujets sains basée sur l’activité hémodynamique du cerveau a été étudiée. Nous avons utilisé différentes techniques de fouille de données pour la sélection et le classement des signaux enregistrés par un système de spectroscopie proche infrarouge installé sur le cuir chevelu de sujets valides pour comprendre des mécanismes physiologiques complexes comme les déficits d’attention.

Mécatronique Le LGI2P a travaillé sur la conception d’une assistance électrique pour fauteuil roulant à travers l’étude d’une roue motorisée. Cette étude a été financée par les missions « diversités » d’AREVA et de THALES. L’objectif du projet est de favoriser l’accès à l’emploi en extérieur des personnes à mobilité réduite. Ce projet a servi d’exemple de validation pour les travaux de recherche menés dans l’équipe ISOE sur l’évaluation des architectures en Ingénierie Système (thèse de M. Lo). Analyse de scène Avec l’accroissement de la longévité humaine, se pose le problème de maintenir des personnes âgées le plus longtemps possible à domicile. Ces personnes peuvent présenter divers degrés de difficulté dans l’accomplissement de leurs tâches quotidiennes : déplacements réduits ou difficiles, vision ou/et audition défaillantes, nécessité d’un fauteuil roulant (personnes partiellement handicapées) ou de matériel médical, etc. Nous nous focalisons sur l’analyse de la gestuelle humaine en mouvement et le suivi d'objets dans un environnement d'intérieur. Nous disposerons en 2014 d'un living lab équipé de caméras (en cours de construction pour l’Institut Méditerranéen des Métiers de la Longévité). Ce travail fait l'objet de la thèse d’un doctorant du LGI2P cofinancée par Nîmes métropole (2013-2016).

Composition de services scénarisée et centrée utilisateur pour les environnements pervasifs L’informatique pervasive (ou ubiquitaire) est un support pour des environnements contenant de nombreux objets (ou dispositifs) disséminés, équipés d’électronique et interconnectés. Ces dispositifs fournissent un accès distant à une multitude de fonctionnalités qui nous aident dans notre vie quotidienne et devraient jouer un rôle fondamental dans le maintien à domicile des personnes âgées dans les décennies à venir. Les Architectures Orientées Services sont adaptées à la conception de logiciels pervasifs. Un système pervasif doit d’une part, permettre aux utilisateurs d’exprimer facilement leurs besoins en créant des scénarios et d’autre part, proposer à ses utilisateurs une représentation et des moyens de gestion de leur contexte afin qu’ils puissent tirer le meilleur parti de leur environnement et de ses changements. Nous proposons une approche interopérable capable de s’adapter à l’environnement qui fournit une représentation persistante et personnalisable du contexte et inclut un langage de description de scénarios destiné aux utilisateurs.

Collaborations AVIESAN – CEA Direction des Sciences du Vivant - Centre de Recherche en Neuroscience de Lyon (CNRS UMR 5292 – Inserm U1028) – Hospice Civils de Lyon – Sanofi Montpellier - CR2i : Centre de recherche et d’Innovation industrielle Diagnostic et Santé, Laboratoire EPSYLON (Universités Montpellier 1 et Montpellier 3), Laboratoire LIRMM (Université Montpellier 2), Institut Méditerranéen des Métiers de la Longévité – EUROMOV/Laboratoire Movement to Health (Université Montpellier 1) - Biomedical Engineering Research group (BERG) - National University of Ireland Maynooth (NUIM)

TIC et Environnement

Des projets aussi variés que la conception d’un système multi agents pour la surveillance et la gestion des alertes d’un système de prévention des phénomènes d’inondations (FUI HYDROGARD avec le Laboratoire de Génie de l’Environnement Industriel de l’ENSMA) ou l’extraction de lignes de crêtes par traitement d’images pour le suivi de l’évolution de racines (CIRAD) ont fait de TIC et environnement un champ applicatif stratégique pour le LGI2P. Ainsi, sur ce thème transversal pour le LGI2P, ce sont le Génie Logiciel et le Traitement d’Images qui sont intervenus sur ces deux exemples. Au-delà de ces illustrations, toutes les compétences du LGI2P sont mobilisables sur cette problématique transverse ; d’ailleurs le nombre d’inscrits du LGI2P au réseau Thématique TIC et Environnement de l’Institut Mines Telecom témoigne de l’intérêt porté au sujet et des collaborations pertinentes qu’il véhicule.

Le management d’activités à risques implique de nombreuses décisions qui mettent en scène un collectif d’acteurs ayant chacun leur domaine d’expertise ou d’action pour concevoir ou exploiter un système complexe dans un contexte de développement durable.

Le rôle d’une aide interactive à la décision de groupe consiste à contrôler l’impact des erreurs humaines et organisationnelles qui peuvent affecter le processus de décision collectif, à formaliser et rendre plus fiable l’évaluation des alternatives techniques ou sociétales.

La gestion efficiente des ressources (eau, énergie) implique nécessairement l’élaboration de modèles mathématiques et de techniques de résolution qui relèvent de la recherche opérationnelle.

Le projet MED WASMAN (http://www.wasman.eu/) (projet Européen avec 8 partenaires du bassin méditerranéen) « Gestion des déchets : enjeu de demain » s’intéresse à la mise en œuvre d’une démarche de progrès partagée permettant la réduction de la production de déchets municipaux solides et son impact dans la gouvernance des territoires. Dans cette action le LGI2P met en pratique ses travaux de recherche dans le domaine de la modélisation et de l’agrégation multicritère pour formaliser les notions de bonnes pratiques et d’amélioration au niveau d’un collectif d’acteurs afin de faciliter leurs décisions.

Le projet FUI RIDER (Research for IT Driven EneRgy efficiency) (http://www.rider-project.com/) avec IBM, le LIRMM, EDF, Cofely GDF Suez entre autres, a pour objectif de développer un système d’information innovant permettant d’optimiser l’efficacité énergétique d’un bâtiment ou groupe de bâtiments. Ce système fournit les fonctions nécessaires à l’obtention d’un niveau d’optimisation intermédiaire, situé entre les dispositifs existants au niveau d’un bâtiment simple et ceux du gestionnaire du réseau de distribution électrique. Ce niveau intermédiaire doit permettre des échanges d’énergies entre les différents bâtiments pris en compte, intégrant énergies classiques, énergies renouvelables et énergies « fatales » (Chaleur générée par un processus industriel). RIDER est constitué de plusieurs familles de modules dont les Technologies de l’information et de la Communication (TIC), permettant la capture, la transmission et le traitement en temps réel. Le LGI2P s’est plus spécifiquement intéressé à la conduite efficiente des appareils de conditionnement pour un bâtiment durable à travers la thèse de A. Denguir. Les règles de supervision de RIDER doivent être génériques pour pouvoir être transposées à d’autres bâtiments. Notre approche réduit les coûts énergétiques en se basant sur la notion subjective et multidimensionnelle de confort thermique. Un modèle multicritère du confort établit des règles génériques de pilotage et d’optimisation de la consommation d’énergie dans un bâtiment. Un modèle dynamique qualitatif permet d’apprendre les commandes efficientes.

L’outil d’aide à la décision multicritère et multi-acteurs réalisé en collaboration avec le LGEI de l’ENSMA dans le cadre du projet ADEME DEPART formalise l’évaluation de la gestion des ressources suivant les principes de l’écologie industrielle et territoriale dans les zones industrialo-portuaires. Il permet, à partir de données collectées sur le territoire, de mettre en évidence en quoi les acteurs d’un système industriel partagent un même système de priorisation en matière de gestion des ressources, d’évaluer dans quelle mesure le territoire se conforme à ce système de priorisation, de proposer des pistes d’amélioration adéquates.

Le projet HYDROGARD financé par le FUI et le Pôle Risque des régions PACA et Languedoc-Roussillon a pour objectif la mise au point d’une solution de surveillance de risques hydrologiques, tels que les inondations, les pollutions et les submersions, basée sur un réseau de balises autonomes. Le LGI2P a contribué au projet en concevant l’architecture logicielle gérant le fonctionnement des applications embarquées dans les balises. Il s’agit d’une architecture modulaire, à base de composants, pouvant être dynamiquement configurée en fonction des besoins et du contexte d’exécution. Cette tâche est réalisée de manière autonomique par un système multi-agents.

Collaborations Laboratoire LGEI (ENSMA) – Laboratoire C2MA (ENSMA) – Pôle Risque PACA et LR – Laboratoire LIRMM (Université Montpellier 2) – IBM – Cofely – GDF Suez – EDF – Enoleo - Laboratoire PROMES (Université Perpignan)

TIC et Ingénierie Système

Le centre de recherche LGI2P est un centre de référence pour la recherche, le développement mais aussi la formation de l’Ingénierie Système (IS) en France puisque cette dernière est enseignée depuis 2001. Elle est d’ailleurs une composante essentielle à la fois de la formation initiale d’Ingénieurs EntrepreneursTM, du département EMACS de l’ENS Mines Alès et de la formation par la recherche.

L’IS est une démarche de conception rigoureuse et éprouvée, qui fait de plus l’objet d’une standardisation dans de nombreux domaines de l’industrie. L’activité de recherche du LGI2P dans ce domaine porte sur l’amélioration des outillages conceptuels, méthodologiques et techniques nécessaires pour soutenir le travail de conception, de vérification, de validation et d’évaluation d’un système complexe (technique ou sociotechnique) en équipe pluridisciplinaire.

Cette recherche a permis de répondre aux attentes d’industriels partenaires (grands groupes comme PME/PMI) et se positionne aujourd’hui comme une composante d’un futur Réseau Thématique en émergence au sein de l’IMT, au travers de :

  • Conception de la démarche et d’un guide outillé pour assister le déploiement des processus techniques, supports et de management de l’Ingénierie Système dans une entreprise de grande taille dans le domaine avionique (Thèse CIFRE en collaboration avec Eurocopter)
  • Approche et modèle de patron pour assister la conception des architectures des systèmes par réutilisation de fragments de modèles éprouvés (patterns architecturaux fonctionnels et physiques) en collaboration avec l’Association Française d’Ingénierie Système – AFIS. Ce travail est à l’origine de l’émergence de l’approche et de l’outillage DIAGRAPH et apporte ici une contribution apprécie pour l’Ingénierie Système basée ou dirigée par des modèles.
  • Démarche pour accompagner l’ingénierie de systèmes d’information pour des PME/PMI : ingénierie des besoins et des exigences (modélisation multi vues de l’entreprise / formalisation / vérification) puis génération automatique et graduelle d’une maquette du «système d’information produit» (Thèse CIFRE en collaboration avec la société RESULIS)
  • Approche d’ingénierie des exigences (requirements authoring, requirements verification) basée sur des modèles et des ontologies de domaine pour les métiers de l’avionique et du spatial (thèse CIFRE en collaboration avec EADS Innovation Works)
  • Approche de conception, de vérification / validation et d’évaluation de lignes de produits techniques complexes dans le domaine avionique (thèse CIFRE à venir en collaboration avec Eurocopter)
  • Approche de conception de systèmes industriels prenant en compte l’objectif de l’amélioration de la résilience technique, organisationnelle et humaine (projet COREGI en partenariat avec l’EMN Paris, GdF Suez, EdF)

Collaborations

EADS Innovation Works - EUROCOPTER - SAFRAN Engineering Services – CASSIDIAN - GdF Suez - EdF - RESULIS - LAP-GRAI (U.Bordeaux 1) - LIRMM (U. Montpellier 2) - INP Toulouse - ENI Tarbes - AFIS - EMN Paris.