Position de doctorat L’informatique intermittente comme paradigme émergent – France

L’un des défis majeurs du déploiement de l’Internet des objets (IoT) et des réseaux de capteurs sans fil (WSN) réside dans la capacité de collecter et de transmettre des données sur Internet à faible coût énergétique et en utilisant des solutions durables. La maturité des technologies de récupération d’énergie et des microcontrôleurs basse consommation ouvre la perspective de développer une informatique sans batterie pour les applications WSN et IoT.

On s’attend ainsi à l’avènement d’appareils alimentés par intermittence, sans batterie, fonctionnant entièrement grâce à l’énergie extraite de leur environnement. Les appareils fonctionnant de manière intermittente présentent de nombreux défis technologiques dans divers domaines (électronique, informatique, etc.). Parmi les défis intéressants, on peut souligner la prédiction de l’énergie récupérée, l’évaluation de l’énergie disponible et l’estimation de l’énergie consommée au travers de modèles de consommation très fins (prenant en compte notamment le capteur, le microcontrôleur et la transmission des données). L’architecture et la structure du nœud est également un sujet important dans ce contexte de minimisation de l’énergie consommée. L’informatique intermittente présente également d’autres problèmes liés au stockage des données (mémoire non volatile) et à l’exécution prolongée d’applications informatiques sans batterie.

Dans le contexte de l’IoT, les cas d’usage sont nombreux (smart agriculture, smart city, smart building, industrie 4.0…). Chaque cas d’utilisation est spécifique en termes de débit de données, de latence, de portée de communication et de fréquence de transmission des données. Il est évident que le cas d’usage aura un impact significatif sur la consommation énergétique et donc sur la gestion de l’énergie et l’énergie qui doit être récupérée.

Le premier objectif de ce travail sera d’identifier les cas d’usage qui seront considérés. Ensuite, les différentes voies permettant la récupération d’énergie seront étudiées. A partir de là, un modèle prédictif de récupération d’énergie sera proposé ainsi qu’un modèle de consommation d’énergie. Le deuxième objectif sera de mettre en place un banc d’essai. Cela permettra une évaluation pratique et les résultats de mesures obtenus alimenteront les modèles pour les affiner. Les résultats permettront également d’améliorer l’algorithme de prédiction de l’énergie récupérée. Enfin, les liens entre le capteur, le prédicteur et l’émetteur permettront de mettre en œuvre des méthodes de gestion énergétique efficaces qui optimiseront le fonctionnement du nœud.

Pour cette étude, nous utiliserons les appareils et les équipements d’analyse et de mesure de la plateforme objets connectés du laboratoire IETR.

Selon les résultats fournis, une ouverture pourrait être faite sur l’aspect réseau. La prise en compte de plusieurs nœuds pourrait conduire l’étude vers l’optimisation distribuée et le fog computing.

Parmi les défis scientifiques à relever, ce projet de thèse portera sur :

• L’étude et la sélection de méthodes de récupération d’énergie ;

• La proposition de nouveaux modèles de prévision et de consommation d’énergie qui seront affinés par des expérimentations pratiques ;

• La valorisation et la diffusion de ces travaux via des publications de recherche.