De l’IoT à l’IoT-a : une approche pour des communications dynamiques : interactions autour d’un mur d’écrans connectés

From IoT to IoT-a : an approach for dynamic communications : interactions around a wall of connected screens

• Auteur / Autrice : Alexandre Schmitt
• Direction : Pascal Leroux, Florent Carlier, Valérie Renault
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 19/10/2020
• Etablissement(s) : Le Mans
• Ecole(s) doctorale(s) : Éducation, Cognition, Langages, Interactions, Santé (ECLIS) (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Centre de Recherche en Éducation (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche en éducation de Nantes / CREN
• Jury : Président / Présidente : Olivier Simonin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascal Leroux, Florent Carlier, Valérie Renault, Olivier Simonin, Marie-Pierre Gleizes, Fabienne Uzel-Nouvel, Frédéric Le Bouguenec
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Pierre Gleizes, Fabienne Uzel-Nouvel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Informatique autonome

Traitement réparti

Internet des objets

Mots clés libres

IoT

Communication

Systèmes Multi-agents

Systèmes embarqués

Hétérogénéité

Interactions dynamiques

IoT

Communication

Multi-agents Systems

Embedded Systems

Heterogeneity

Dynamic interactions

Résumé

L'essor des objets connectés (Internet of Things, IoT) depuis ces dernières années change profondément nos liens avecla technologie. Les industries connaissent de nouveaux modèles technologiques et économiques pendant que les foyerss'ouvrent à des usages inédits. L'IoT est vu comme une nouvelle opportunité de marché et l'approche adoptée pour lagestion de ces objets repose principalement sur la centralisation des traitements et des données dans des fermes deserveurs. Pourtant de nombreux travaux montrent les atouts offerts par la décentralisation dans ce domaine : meilleuretolérance aux pannes, mobilité accrue, gain en évolutivité, ou encore déploiement facilité. Nos travaux portent surl'analyse des choix d'organisations afin que les objets connectés puissent porter leurs données et leurs traitements defaçon décentralisée. Le paradigme multi-agents offre de multiples leviers facilitant la réponse à cette approche. Il décritle comportement d'entités autonomes agissant dans un environnement commun. Pour cela, nous proposons uneapproche permettant d'adapter des agents à la complexité des architectures matérielles. L'objectif est de considérer lesobjets comme des « Internet of Things - agent », IoT-a. Chaque élément progresse de façon autonome et dispose desmoyens suffisants pour interagir avec d'autres afin de créer de nouveaux comportements. Nous nous concentrons sur lesproblématiques de communication, avec des systèmes embarqués hétérogènes, en présentant un modèle decommunication dynamique. Il permet le partage actif d'informations à différents niveaux applicatifs et matériels entreles agents. Nous définissons les notions de centralisation locale et décentralisation collective de constellations d'IoT-a,permettant l'évolution autonome des objets agents dans un environnement proactif. Nous expérimentons notreproposition au travers de la mise en œuvre réelle d'un ensemble d'IoT-a, formant un mur d'écrans, capable de répondreà plusieurs types d'applications de façon décentralisée. Pour sa validation et son évaluation, un scénario se focalise surl'interopérabilité du système. Le retrait et l'ajout d'écrans, à la volée, durant la diffusion de visuels permet d'adapter lesflux vidéos à la surface d'écrans disponible. Plusieurs prototypes d'outils de visualisation dynamique ont été proposésdans le cadre d'un partenariat de thèse CIFRE avec l'entreprise SARP-VEOLIA.

The rise of Internet of Things (IoT) in recent years has profoundly changed our relationship with technology. Industriesare experiencing new technological and economic models while households are opening up to new uses for them. IoT isseen as a new market opportunity and the approach adopted for the management of these things is mainly based on thecentralization of processing and data in datacenter. However, numerous studies have shown the advantages offered bydecentralization in this area: better fault tolerance, increased mobility, greater scalability, and easier deployment. Ourwork focuses on the analysis of organizational choices so that connected things can carry their data and processing in adecentralized way. The multi-agent paradigm offers multiple vehicles to facilitate the response to this approach. Itdescribes the behavior of autonomous entities acting in a common environment. For this, we propose an approach thatallows agents to be adapted to the complexity of different hardware architectures. The goal is to consider objects as"Internet of Things - agent", IoT-a. Each element progresses autonomously and has sufficient means to interact withothers in order to create new kinds of behavior. We have focused on communication issues, with heterogeneousembedded systems, by presenting a dynamic communication model. This model allows the active sharing ofinformation at different levels of application and hardware between agents. We have defined the notions of localcentralization and collective decentralization of IoT-a constellations, allowing the autonomous evolution of things agentin a proactive environment. We have experimented our proposal through the real implementation of a set of IoT-a,forming a wall of screens, capable of responding to several types of applications in a decentralized way. For itsvalidation and evaluation, a scenario focuses on the interoperability of the system. The removal and addition of plugand play screens during the diffusion of visuals allows to adapt the video flows to the screen surface available. Severalprototypes of dynamic visualization tools have been proposed within the context of a CIFRE thesis partnership with thecompany SARP-VEOLIA.