Laboratoire de l'Intégration du Matériau au Système

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GPU EnvironnementS

Présentation

L’environnement dans son sens le plus large est le système le plus complexe qui soit. Toute innovation, création ou intervention humaine doit y trouver sa place.

Aujourd’hui plus que jamais, l’intégration de nouveaux systèmes nécessite, dès le stade de la recherche, une prise en compte approfondie de leurs environnements futurs. Cette prise en compte se décline sur différents aspects qui sont autant de sens qu’il est possible d’attribuer au terme polysémique d’« environnement ».

A la fois multi-échelle et transversale, cette thématique est une source de fertilité pour l’IMS. Le GPU EnvironnementS fédère ses chercheurs derrière des projets fortement transdisciplinaireset permet d’exploiter le maximum du potentiel de recherche du laboratoire.

Depuis la mise en œuvre de matériaux innovants structurés à l’échelle moléculaire, jusqu’à l’étude des comportements économiques et sociaux, en passant par celle de la durabilité des composants ou systèmes et la gestion de l’énergie, l’ensemble dans une démarche d’éco-efficience, la notion d’environnements intervient à tous les niveaux.

 

GPU ENV               GPU4

Logos, vainqueurs du concours organisé dans le cadre des animations du GPU (créateur: B. Dufour).

Diversité d'environnements

Les multiples déclinaisons de la notion d’environnement entrent dans le cadre de ce Grand Projet d’Unité. On identifie notamment :

  • Protection environnementale

    Défini comme axe de développement majeur à l’échelle mondiale, l’enjeu environnemental est une thématique fortement tournée vers l’avenir, fédérant autour d’elle de nombreux acteurs (industriels, institutionnels, …) et générant une activité en constante croissance.

  • Gestion sobre des ressources

    Que ces ressources soient énergétiques ou matériels, matières premières ou composants techniques, l’optimisation de la gestion de la ressource est un facteur clé de développement à tous les niveaux. Les ressources de toutes natures étant souvent disponibles en quantité limitée, cet axe de recherche s’intègre pleinement dans les problématiques actuelles.

  • Environnement de fonctionnement

    La prise en compte du contexte de fonctionnement des composants et systèmes mobilise des compétences largement présentes au sein du laboratoire IMS. Systèmes embarqués, capteurs de terrains, enjeux de fiabilité, sont autant d’exemples illustrant notamment cet aspect du GPU.

  • Environnement social et sociétal

    L’étude du contexte de mise en œuvre d’un système au sein d’un système social, de son impact sur son environnement humain et organisationnel, l’utilisation de dispositifs intelligents au sein d’une organisation, recourent à des savoirs et savoir-faire présents au laboratoire IMS et au sein desquels peuvent se greffer l’ensemble des compétences techniques qui y sont représentées.

Ces définitions constituent les principaux domaines d’action du GPU EnvironnementS. Les projets labellisés GPU EnvironnementS peuvent relever d’une ou plusieurs de ces dimensions.

Organisation

La gestion du GPU EnvironnementS est assurée suivant 4 groupes de travail thématiques en interactions. Ces quatre sous-projets sont complémentaires et visent à regrouper les compétences nécessaires à la réalisation d’un projet de recherche relevant de ce GPU, facilitant les synergies entre les chercheurs se reconnaissant dans ces thèmes.

  • WP 1: Environnement Sociétal

    En étudiant l’impact et les interactions entre technologie et société, cette thématique constitue le volet anthropocentré inhérent à la question de l’environnement. De l’étude du cycle de vie d’un produit, à celle d’un système social en passant par la prise en compte des besoins utilisateurs, ce sous-projet traite des problématiques de «haut niveau» des projets du GPU EnvironnementS.

  • WP2: TIC Durables

    Le secteur des Technologies de l’Information et de la Communication se caractérise par une croissance sans précédent au cours des dernières décennies. Ce développement très rapide s’est fait au détriment des considérations de préservation de l’environnement et de durabilité. Ce groupe de travail s’attachera aux études liées aux TIC, avec le défi de les rendre plus durables, tant du point de vue de leur processus de fabrication (éco-conception) que de leur application (surveillance de variables environnementales, capteurs intelligents, …).

  • WP3: Environnement opérationnel des composants et systèmes électroniques

    L’impact de l’environnement de fonctionnement sur certains systèmes ou composants destinés à être déployés en environnement sévère représente le troisième volet d’étude du GPU EnvironnementS. Il regroupe les questions liées aux vibrations et au vieillissement, mais aussi les effets liés à des conditions spécifiques de température, de rayonnements, de pression, d’exposition à un milieu chimiquement voire biologiquement actif parfois, et plus largement toutes les questions relevant de la fiabilité des systèmes et des composants.

  • WP4: Energies

    L’étude de la gestion de l’énergie, de sa production ou sa récupération à son utilisation, et à toute échelle de puissance, est le dernier axe de recherche de ce GPU. Présente dans la majorité des systèmes, embarqués ou stationnaires, l’énergie en tant que ressource limitée justifie des études en termes de quantification des besoins et d’optimisation.

Animation scientifique interne à l’IMS

  • Cafés GPU

Le GPU a initié, avec le GPU SIS, des "cafés GPU", moments d’animations et d’échanges informels, bimestriels. AUjourd'hui communs aux 4 GPU, ces cafés GPU s’articulent à travers des actions variées : concours logos, posters, présentation des sujets de stage et des actualités et activités en cours.

  • Pages d'information

Un site "sciencesconf" permet d'annoncer de manière suivie les évènements organisés ou de centraliser des informations : https://ims-gpu.sciencesconf.org/ .

  • Séminaires

Journée du GPU EnvironnementS : échanges autour de conférences invitées et posters, abordant les 4 thématiques du GPU EnvironnementS, 29 juin 2017 (https://ims-gpu2017-env.sciencesconf.org/):

- Environnement sociétal
- Eco-TIC ou TIC durables
- Environnement opérationnel des composants et systèmes électroniques
- Energies

  • Relai local de thèmes émergents

Le GPU EnvironnementS s'implique comme relai des idées et sujets phares qui émergent de clusters d’entreprises régionales, pôles de compétitivité ou grands projets portés par la Région Nouvelle-Aquitaine (RNA) : Clusters Croissance Bleue, Energies - Stockage, Innovin, pôle Agri SudOuest, projet TIGA du PIA3 visant une viticulture durable, etc. Une mise en écho synergique est privilégiée avec les projets de nos tutelles en particulier ceux issus de l’initiative d’excellence Université de Bordeaux : SysNum, LAPHIA, COTE, etc. Ainsi, par exemple, un groupe de travail d’environ 20 participants a été constitué sur la thématique de la vigne du futur, il a permis de proposer un ensemble de briques cohérentes s’appuyant sur les compétences internes, avec une visibilité partagée tant au sein du laboratoire qu’à l’extérieur.

Valorisation extérieure

  • Présentation du GPU

Le GPU est régulièrement présenté à l’occasion de séminaires et cours invités locaux, nationaux et internationaux, visites d’entreprises ou d’institutionnels, etc. Un aperçu du GPU sera présenté au workshop de lancement du nouveau chapitre France de IEEE Sensors en juin 2018. Les séminaires invités au laboratoire associent souvent la BEE Branch IEEE étudiants.

  • Séminaires invités
    • Sushil Pakala Reddy, MSc IIT Bombay, India, Guinness World Record, Solar e-bike, 7 juin 2017 (page d'invitation). Quelques souvenirs de ce passage ICI.
    • Prof. J.V.Yakhmi, Fellow of the National Academy of Science, India, Indian Environmental Concerns and Remedial Efforts, dans le cadre de la journée du GPU, 29 juin 2017
    • Séminaire OASU – IMSLes ONDES au service du suivi de l’environnement, 12 octobre 2017

Labellisations et soutien par le GPU EnvironnementS

  • Labellisation des Sujets de Thèse: 14 sujets ont été labellisés en 2017 et 2018, impliquant directement 7 des 10 groupes du laboratoire et répartis entre les 4 thématiques du GPU EnvironnementS. L’un d'eux a été financé en 2017, deux ont obtenu une allocation doctorale en 2018, dont un est né des échanges inter-groupes dans le cadre de l’animation interne du GPU, intitulé “Approche stochastique pour la modélisation du comportement interne des systèmes à mémoire longue”... ou comment approcher la réponse de capteurs par un modèle non entier !
  • Identification des sujets "stars", sources d'innovation - soutien au montage de projet(s)

Politique de stages

Un stage annuel d’une durée de 3 à 5 mois et des stages courts de 1 à 2 mois permettent d’aider à :

  • l’animation et à la mise en place d’outils transverses : enquête commune avec le GPU SIS sur la perception et les attentes des chercheurs concernant les GPU, aide à la création de pages sciencesconf, organisation des évènements,
  • initier un projet scientifique inter-équipes dans la thématique du GPU : attribution du support de stage long 2018 au sujet inter-groupes né d'échanges dans le cadre du GPU et sélectionné pour bénéficier d'une allocation doctorale à la rentrée 2018.

Cartographie des projets et compétences

Une première cartographie a été initiée puis complétée dès 2015, avec la participation de membres du laboratoire et le support des posters présentés lors des animations (images en haut de page). Un panorama dynamique plus complet sera constitué après la mise en place d'outils adaptés.

  • WP1: Environnement Sociétal

Le domaine de recherche concerné par le WP1 aborde les problématiques de l’impact des technologies et de leurs usages sur la société et les organisations humaines. Il intègre les trois piliers : environnementaux, sociaux, et économiques.

Parmi les actions relevant de ce WP, le projet CLAQH (Contamination polymétallique des lacs aquitains et impacts humains) étudie la présence de métaux traces aux sein des écosystème lacustres aquitain. Plus particulièrement la  connaissance et la représentation des risques de contamination par les usagers. Par ailleurs, plusieurs projets prennent en compte les personnes en situation de handicap. Notamment dans le cadre de l’OpenLab PSA, les thématiques de la cognition, l’évaluation et la simulation de la conduite automobile pour les personnes sous contraintes de mobilité sont envisagées.

  • WP2: TIC et Durabilité

Les projets portent principalement sur les technologies numériques au services de la surveillance de l’environnement mais aussi sur l’écoconception de dispositifs électroniques (cellules photovoltaïques organiques par exemple). Plusieurs projets du WP2 relèvent de la conception de capteurs environnementaux (permittivité complexe des sols, ondes acoustiques/électromagnétiques pour la détection d’espèces dans les milieux liquides ou l’air intérieur/extérieur) ou de dispositifs de récupération d'énergie rendant ces capteurs communicants plus autonomes. D’autres projets portent sur la conception d’algorithmes pour la mesure de paramètres environnementaux par télédétection satellitaire ou aérienne, ou encore par imagerie embarquée sur des engins roulants ou des capteurs fixes, visant par exemple la réduction des pesticides agricoles.

  • WP3: Environnement opérationnel des composants et systèmes électroniques

Ce volet s’intéresse à l’effet de l’environnement dans lequel fonctionne une application électronique, du niveau composant au niveau système. Les contraintes induites par l’environnement opérationnel peuvent être de différentes natures : mécanique (vibration), thermique, humide (saline ou non), électromagnétique et radiative, et dans un grand nombre de cas les systèmes sont soumis à des contraintes combinées. Il s’agit ainsi d’étudier la fiabilité des applications électroniques en prenant en compte l’évolution des technologies (nouveaux matériaux et procédés à visée “verte”...) dans des environnements sévères et multicontraintes. Parmi les projets relevant de ce WP3, citons le durcissement aux radiations de circuits intégrés analogiques (Gr Conception), la caractérisation et l’évaluation de la robustesse de briques de base photoniques à ultra basses températures (Gr Ondes), l’étude de fiabilité et durée de vie d’assemblages nanoélectroniques en milieux corrosifs (Gr Fiabilité), ou encore l’effet des champ RF sur le vivant (Gr Bioélectronique).  

  • WP4: Energies

Les actions de recherche associées au WP4 “Energies” concernent la caractérisation et la mise en œuvre de matériaux et technologies alternatifs et innovants, la conception et l’intégration de dispositifs électroniques de traitement et de conversion, la détermination des performances énergétiques et en puissance, la quantification de l’état de santé pour maîtriser la durée de vie et enfin la définition de stratégies de gestion d’énergie avec prise en compte des lois de vieillissement des composants. Parmi les projets relevant de ce WP4, ont été labellisés ceux sur la production d’hydrogène in situ (Gr Automatique), la récupération d’énergie électromagnétique (Gr Ondes). De plus, la thématique des architectures et stratégies d'équilibrage de batteries Lithium-ion pour estimer leur état de santé et maximiser leur durée de vie a été retenue pour financement (Gr Fiabilité).

2017

Projet CLAQH : Perception et comportements face aux risques de la contamination au mercure des lacs Aquitain Architecture de communication RF sobres énergétiquement Le suive de l'Environnement par télédétection spatiale micro-ondes Module de Récupération d'énergie RF sur subtrat souple Wave-based Resonant Microsensors for Environmental and Health related Detection Applications Design and characterization of polymer-based photonic integrated circuits operating in the visible region for environmental detection application
       
Internet of Food and Farming Microwave-based microsensor printed on film for the monitoring of environmental or health-related chemical compounds        

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