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DISC

Complex Systems Engineering Department (DISC)

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Notre département de recherche

Le Département d’ingénierie des systèmes complexes (DISC) de l’ISAE-SUPAERO mène des recherches de pointe et développe des modèles, méthodes et outils pour maîtriser le comportement et les performances de systèmes complexes.

Structuré en cinq groupes scientifiques complémentaires et un groupe technique transverse, il couvre un large spectre de compétences.

groupes scientifiques
5

groupes scientifiques

enseignants-chercheurs
32

enseignants-chercheurs

assistantes du département
2

assistantes du département

ingénieurs et techniciens
9

ingénieurs et techniciens

doctorants et post-doctorants
45

doctorants et post-doctorants

Jérôme Lacan

Notre objectif est double : faire avancer la recherche autour des thématiques mathématiques et numériques de l'aéronautique et du spatial et accompagner nos étudiants sur ces sujets dans leur formation et leurs projets.

Jérôme Lacan Chef du département

Nos activités de recherche au DISC

Fort de 43 permanents et 45 PhD, le DISC est structuré en cinq groupes scientifiques qui couvrent les domaines scientifiques du département. Ces groupes sont porteurs de thèmes de recherche propres ou transverses qui contribuent aux axes stratégiques de l’ISAE-SUPAERO. Chaque groupe scientifique est soutenu par un groupe technique.

  • le groupe Mathématiques appliquées (MA), spécialisé dans les processus stochastiques (notamment les processus de Markov), optimisation numérique (multidisciplinaire, programmation non-linéaire) et calcul parallèle, stabilisation, contrôle et résolution numérique des équations aux dérivées partielles, et enfin l’ingénierie financière ;
  • le groupe Systèmes connectés (SysCo), spécialisé dans les problématiques de réseaux dans les contextes liés à l’aéronautique et à l’espace, c’est-à-dire les communications spatiales, les réseaux embarqués et les réseaux tolérants aux délais ;
  • le groupe Conception et Analyse des Systèmes Critiques (CASC), spécialisé dans les méthodes, processus et outils pour la spécification, la conception puis le développement des systèmes critiques à logiciel prépondérant ;
  • le groupe Apprentissage, Décision et Optimisation (ADO), spécialisé dans la problématique de la décision pour les systèmes autonomes (planification, apprentissage, supervision) et les applications industrielles (conception, développement, opérations, etc.) ;
  • le groupe Théorie, Modélisation et Ingénierie des Systèmes (ThéMIS), spécialisé dans l’étude et au développement de méthodes avancées pour la conception, la modélisation et la validation des systèmes complexes.

et huit thèmes scientifiques :

  • Interactions fluide-structure
  • Optimisation multidisciplinaire
  • Réseaux de communication aérospatiaux
  • Systèmes connectés
  • Ingénierie système : processus et modèles
  • Simulation de systèmes cyber-physiques
  • Génie industriel
  • Décision, optimisation, apprentissage

Groupe scientifique SysCo

 Thématiques de recherche

  • Modélisation, analyse de performance et optimisation des systèmes et réseaux temps-réel (embarqués, satellitaires, 5G)

  • Fiabilité des protocoles de transport

  • Stockage distribué

  • Cybersécurité / cryptographie

Groupe scientifique CASC

 Thématiques de recherche

  • Méthodes Formelles

  • Langages de programmation dédiés

  • Simulation des systèmes cyber-physiques

  • Conception architecture matérielle

Groupe scientifique MA

 

Thématiques de recherche

  • Équations aux Dérivées Partielles : méthodes numériques, dérivées fractionnaires et/ou modèles diffusifs, systèmes hamiltoniens à ports d’interaction

  • Optimisation et Incertitudes : optimisation multidisciplinaire, non-convexe, stochastique, contrôle optimal, problèmes inverses

  • Probabilités Appliquées et Statistiques : statistique en grande dimension, apprentissage statistique, estimation paramétrique, valeurs extrêmes

Groupe scientifique ADO

 

Thématiques de recherche

  • Apprentissage : apprentissage par renforcement, vision et analyse d’images, IA générative, LLMs

  • Décision : modèles de planification d’activités, décision séquentielle

  • Optimisation : algorithmes évolutionnaires, optimisation combinatoire

Groupe scientifique ThéMIS

 

Thématiques de recherche

  • Conception préliminaire des systèmes complexes et exploration de l’espace de conception

  • Architecture et analyse des compromis

  • Sémantique des modèles et des méthodes formelles de vérification et validation (V&V)

  • Résilience des systèmes (e.g. identification des risques d’obsolescence)

  • Prévision et planification stratégique (roadmapping) des technologies

Groupe technique DISC

Activités

  • Soutien aux activités d’enseignement : conception et réalisation des supports expérimentaux, encadrement de bureaux d’études et de projets étudiants
  • Soutien aux activités de recherche : Concorde, Cohoma, Imuda, Mermoz, SolarBoost, Inemar, Carla, Scrimp, Halion, Factoring, GAS
  • Axes de travail : ingénierie des systèmes embarqués, développement logiciel, IA, HPC, modélisation, simulation, automatique et électronique
  • Gestion des plateformes expérimentales : Systèmes autonomes, banc nanosatellites, HPC, banc photovoltaïque

Nos enseignements

Le DISC est fortement impliqué dans les formations de l’ISAE-SUPAERO :

  • Dans la formation ingénieur ISAE-SUPAERO : il pilote les troncs communs mathématiques, informatique et ingénierie et entreprise (ingénierie système et gestion de projets). Pour la dernière année de cette formation, les enseignants-chercheurs du DISC contribuent aux domaines Systèmes complexes et simulation et Systèmes autonomes, ainsi qu’aux filières Sciences de la décision, Informatique Télécom Réseaux et Signaux et systèmes.
  • Dans le Master of Aerospace Engineering : le DISC a la responsabilité des parcours Aerospace systems et Systems engineering.
  • Le département pilote également les programmes de Mastère Spécialisé® Embedded systemsSystems engineeringAerospace project management et IEM.
  • Le DISC est partie prenante du master Mathématiques et Application de l’Université de Toulouse, pour les parcours Recherche opérationnelle et Recherche et innovation, ainsi que du master Réseaux et Télécommunications.
  • Enfin, le DISC organise un programme de préparation à la certification INCOSE en ingénierie système pour des étudiants des parcours ingénieur et master. Il représente l’ISAE-SUPAERO à l’Academic Council de l’INCOSE.

Le département accueille de nombreux stagiaires et projets des différentes formations dans le cadre d’activités de recherche ou d’ingénierie et permettant la mise en pratique dans ses installations.

Nos équipements de recherche

Plateforme systèmes autonomes

La plateforme systèmes autonomes permet l’évolution de robots et drones dans un espace sécurisé (10m x 10m x 4m) et instrumenté – la zone d’évolution est équipée d’un système de capture de mouvement et de moyens audiovisuels.

Cette plate-forme est une zone de développement adaptée aux activités de recherche et d’enseignement de l’ISAE-SUPAERO, aux activités relatives au développement de mini drones autonomes (aériens et terrestres), à la coopération entre drones hétérogènes, ainsi qu’à l’étude de l’interaction drones-robots/opérateur humain.

Plateforme réseaux / blockchains

Le DISC dispose d’une salle contenant 35 PC dédiée aux activités de recherche, d’enseignement et de communication liées à différents types de réseaux de communication.

Cette plateforme est tout d’abord utilisée pour réaliser des tests de performances sur des applications particulières : transmissions multimédia temps-réel sur des liens bruités, réseaux pair-à-pair, systèmes de stockage distribués et blockchains.

Sur cette dernière thématique, un système de déploiement de la blockchain Ethereum permet de réaliser des tests de performance. 

Plateforme PRISE

La plateforme PRISE (Plate-forme pour la Recherche en Ingénierie des Systèmes Embarqués) vise à définir et implanter une plate-forme de recherche, étude, conception, simulation hybride et validation de systèmes embarqués critiques.

Les objectifs scientifiques de la plate-forme PRISE concernent les performances et la validation fonctionnelle des systèmes embarqués critiques, notamment pour le domaine aéronautique et spatial. La plate-forme permet l’exécution et la simulation de l’ensemble de la chaîne avionique d’un aéronef, drone, ou satellite.

Plateforme de développement de nanosatellites HYCUBE

Cette plateforme modulaire de type flatsat, inspirée du projet EYESAT, a pour objectif la mise à disposition d’outils pour le développement de nanosatellites CubeSat en support des activités d’enseignement et de recherche de l’ISAE-SUPAERO.

Elle est constituée de trois briques de développement répondant aux axes clés de toute mission spatiale : le segment sol, le système embarqué (le segment spatial) et la simulation de l’environnement spatial.

Annuaire

Découvrez les profils des 130 enseignants-chercheurs de l'Institut qui font progresser la recherche en aéronautique et spatial.

Cette ressource vous permet d'explorer les domaines et projets de recherches des scientifiques de l'école !

Accès à l'annuaire
Jérôme Lacan
Jérôme Lacan

Chef du département DISC

Offres d'emploi

Consultez les offres d'emploi pour les personnels scientifiques du département de recherche DISC !

Offres de thèses

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Offres de stage

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FRENCH SUPERCAM INSTRUMENT RECORDING THE SOUND OF INGENUITY'S 4th FLIGHT

Located 80 meters from the rover at the moment of take-off, the small helicopter rose to 5 meters above the ground before covering a distance of 133 meters before returning to land where it had taken off from. SuperCam's scientific microphone, developed by ISAE-SUPAERO, recorded the sound emitted by the rotation of the Martian drone's blades during its flight. This sound has a characteristic frequency of 84 Hz, equivalent to the low “E” of a piano or the bass voice of a human being. “This is a big surprise for the whole scientific team,” says Naomi Murdoch, a researcher at ISAE-SUPAERO who is studying the data from the microphone. "Tests carried out in a Martian atmosphere simulator to design this instrument, and our theories of sound propagation, indicated that the microphone would have great difficulty picking up the sounds of the helicopter. Indeed, Mars' thin atmosphere strongly attenuates sound transmission. We needed a bit of luck to record the helicopter from such a distance. We're very pleased to have succeeded in obtaining this recording, which is proving to be a goldmine for our understanding of the Martian atmosphere". Developed jointly by ISAE-SUPAERO and a consortium of CNRS laboratories and its partners, coordinated by CNES, SuperCam's microphone is derived from a consumer model adapted to withstand the Martian environment. It pursues 3 substantial scientific and technical objectives of the Mars 2020 mission: Study the sound associated with laser impacts on Martian rocks, to gain a better understanding of their mechanical properties. Improving our understanding of atmospheric phenomena (wind turbulence, dust eddies, wind interactions with the rover, and now with the helicopter). Understanding the sound signature of the rover's various movements (robotic arm and mast operations, driving on normal or uneven ground, pump monitoring, etc.). The microphone was first switched on a few hours after Perseverance landed. It recorded the first Martian sounds generated by turbulence in the atmosphere. It is used daily in conjunction with laser rock ablation for chemical analysis of Mars. ABOUT THE MARS 2020 MISSION: NASA is relying on Caltech's Jet Propulsion Laboratory for the development of the Mars 2020 mission. SuperCam was developed jointly by LANL (Los Alamos National Laboratory, USA) and a consortium of laboratories attached to the CNRS, French universities and research establishments. Several Spanish universities, led by the University of Valladolid, are also contributing to the instrument. CNES is responsible to NASA for the French contribution to SuperCam. The instrument is operated alternately from LANL and the French Operations Center for Science and Exploration (FOCSE) at CNES in Toulouse.

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The “Design and Analysis of Critical Systems” (CASC) scientific group focuses on methods, processes and tools to support System Engineering and Systems Engineering.

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The “Communication and Information Theory” (ComiT) scientific group is involved in the disciplines of digital communications, radar, and channel access techniques. Its fields of application include space systems, civil and military aviation, terrestrial cellular networks and the Internet of Things (IoT).

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Languages, Arts, Cultures, and Societies Department (LACS)

At the Languages, Arts, Cultures, and Societies Department (LACS), we teach languages, interculturality, geopolitics, general culture, economics, sports, etc. Multidimensional skills that bring out knowledge, interpersonal skills, know-how and interpersonal skills.

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The “Navigation, Radar and Remonte Sensing” (NAVIR² eS) scientific group is interested in the theoretical study of information sources and hybridization approaches for autonomous vehicle navigation applications.

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Scientific and research integrity

ISAE-SUPAERO is one of the signatories of the National Charter of Ethics for Research Professions, adopted in January 2015 by the Conference of University Presidents (CPU) and all national research organizations, and incorporated into the Institute's internal regulations.

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The “Photonics Antenna Microwave PlasmaA” (PAMPA) scientific group is interested in electromagnetism in the fields of microwaves and photonics, as well as wave-plasma interactions.

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Paolo has completed his thesis in the Complex Systems Engineering Department (DISC). His thesis is entitled: Navigation based on autonomous vision and shape reconstruction of an unknown asteroid during the approach phase. It is attached to the AA - Aéronautique Astronautique doctoral school. ISAE-SUPAERO hosts its doctoral students in six teams at ISAE-SUPAERO, ONERA and the Clément Ader Institute, covering a broad spectrum of scientific disciplines related to aeronautics and space: aerodynamics and propulsion, structures and materials, embedded systems, networks and telecommunications, systems control and operation, human factors, electronics and signals. ISAE-SUPAERO offers a rich and diversified doctoral training program, leading to the doctorate, the highest level diploma awarded by the institute, and recognized internationally. Link to his thesis: http://www.theses.fr/s253653

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The project for an unmanned, zero-emission aircraft to cross the South Atlantic

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Sylvestre Maurice, astrophysicist and ISAE-SUPAERO alumnus

Awarded a prize by the Académie des Sciences in 2020, Sylvestre Maurice #astrophysicist at the Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP) in Toulouse witnessed the landing of the #Perseverance rover on Mars on February 18, 2021. A historic moment for this enthusiast, who is also the scientific manager of the onboard SuperCam instrument. A 1990 graduate of ISAE-SUPAERO, Sylvestre Maurice tells us about his career.

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Anthéa completed her thesis in the Complex Systems Engineering Department (DISC). Her thesis is entitled “Vision-based autonomous rendezvous with non-cooperative targets”. Anthéa is attached to the AA - Aéronautique Astronautique doctoral school. Her thesis, carried out in collaboration with Thales Alenia Space, is part of the CIFRE* program ISAE-SUPAERO hosts its doctoral students in six teams at ISAE-SUPAERO, ONERA and the Clément Ader Institute, covering a broad spectrum of scientific disciplines related to aeronautics and space: aerodynamics and propulsion, structures and materials, onboard systems, networks and telecommunications, systems control and operation, human factors, electronics, signals. ISAE-SUPAERO offers a rich and diversified doctoral training program, leading to the doctorate, the highest level diploma awarded by the institute, and recognized internationally. *Since 1981, the CIFRE scheme - Conventions Industrielles de Formation par la REcherche (Industrial Conventions for Training through Research) - has enabled companies to benefit from financial assistance to recruit a young doctoral student whose research, supervised by a public research laboratory, will lead to the completion of a thesis in three years. CIFREs are fully funded by the French Ministry of Higher Education and Research, which has entrusted ANRT (Association Nationale de la Recherche et de la Technologie) with their implementation.

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The “Applied Mathematics” (AM) scientific group covers a wide range of topics: stochastic processes (especially Markov processes), numerical optimization (especially multidisciplinary optimization) and parallel computing, stabilization, control and numerical solution of partial differential equations, and financial engineering.

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