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L’Institut Polytechnique de Paris recherche un(e) doctorant(e) dans le cadre d’une initiative commune entre Télécom Paris, l’École Polytechnique et l’ENSTA. La thèse, hébergée au sein de l’équipe ACES (Autonomous and Critical Embedded Systems) du laboratoire LTCI de Télécom Paris, portera sur la conception de systèmes à criticité mixte à l’échelle d’une flotte de drones hétérogènes exécutant des tâches temps-réel (temps-réel dur et temps-réel mou).

Dans le contexte d’une flotte de drones hétérogènes (terrestres, marins et volants), il est souhaitable de réaliser des calculs distribués, par exemple sur la stratégie globale à adopter en fonction des caractéristiques et de l’état de chaque entité, tout en apportant des garanties sur la disponibilité de résultats définitifs ou approximés permettant d’assurer les opérations de chaque drone tout en préservant leur intégrité et de maximiser les chances de réussite de la mission collective. Ces calculs et les garanties associées doivent pouvoir s’intégrer dans les contraintes apportées par chaque type de drone : un drone terrestre, un drone marin ou un drone volant auront des caractéristiques différentes, aussi bien en termes de sûreté de fonctionnement qu’en termes d’architecture logicielle et de méthodes de conception.

Les systèmes à criticité mixte (mixed criticality systems ou MCS) permettent de diminuer les ressources utilisées en combinant, tout en les isolant, des fonctionnalités de criticité différente sur un même processeur. Plusieurs facteurs peuvent amener un état exceptionnel du système : une fonctionnalité peut nécessiter plus de ressources qu’initialement prévues (temps de calcul par exemple), ou à l’inverse, une ressource peut être moins disponible qu’attendue (diminution de l’énergie disponible, terrain difficile). Un tel événement fait basculer le système dans un mode de forte criticité dans lequel les fonctionnalités critiques (de survie par exemple) sont privilégiées au dépend de celles moins critiques (de mission par exemple) qui sont alors dégradées.

Nous proposons d’étendre ce concept à un ensemble de systèmes hétérogènes, par exemple une flotte composée de drones marins, terrestres et aériens. La survenance d’un événement exceptionnel peut amener à la reconfiguration du niveau de criticité individuelle de l’ensemble des éléments de la flotte. Durant l’opération de transition de mode, le système devra garantir que les tâches de haut niveau de criticité des différents drones respectent à tout moment leurs propriétés de sûreté de fonctionnement. Les contributions porteront à la fois sur les aspects de modélisation (mode d’exécution, de communication), d’algorithmique (ordonnancement) et d’architecture.

En collaboration avec l’ensemble des équipes de l’Institut Polytechnique de Paris impliquées dans le projet, un prototype permettra d’évaluer en situation les performances du modèle, des algorithmes et de l’architecture proposés. Afin de favoriser la réutilisabilité de briques logicielles, on cherchera à favoriser des solutions compatibles avec les standards industriels comme AUTOSAR et ARINC 653.

Informations administratives

• Sélection du candidat ou de la candidate : fin juin / début juillet 2021
• Début de la thèse : octobre 2021
• Fin de la thèse et soutenance : octobre 2024
• Profil recherché : M2 ou équivalent ; connaissances en algorithmique et en développement logiciel ; autonomie ; capacité à travailler en équipe et à l’international
• Pièces à fournir : lettre montrant la motivation pour la thèse et la thématique ; CV détaillé ; relevés de notes M1 et M2 ou équivalent ; lettre(s) de recommandation si possible
• Contact : Laurent Pautet (laurent.pautet@telecom-paris.fr) et Samuel Tardieu (samuel.tardieu@telecom-paris.fr)