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Retour sur le workshop de la chaire Conception et Architecture de Systèmes Aériens Cognitifs - CASAC

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Dans le cadre de la chaire « CASAC » (Conception et Architecture de Systèmes Aériens Cognitifs), les équipes de chercheurs de l’ISAE-SUPAERO et de Dassault Aviation se sont réunis pour une nouvelle session de workshop les 21 et 22 juin dernier.

Chaire CASAC
Démonstration de la plateforme de téléopération de drones terrestres avec mesures temps réel du rythme cardiaque et des mouvements oculaires

Au sein des laboratoires de l’ISAE-SUPAERO, enseignants chercheurs, doctorants et étudiants étaient mobilisés pour présenter l’avancement de leurs travaux et les projets étudiants sur les thèmes de recherche portés par la chaire CASAC : neuroergonomie, conduite et décision, ingénierie système.

Après le comité d’évaluation et d’orientation piloté conjointement par Evelyne Rebut, directrice des relations entreprises et du mécénat, Eric Bernard, directeur de la stratégie de Dassault Aviation et Mickaël Causse, ingénieur chercheur responsable de la chaire, les présentations techniques et les démonstrations se sont succedées pendant deux jours.

Ces journées en présence d’une dizaine d’ingénieurs de chez Dassault Aviation ont été l’occasion de nombreux échanges techniques.

La visite de l’aérodrome de Lasbordes a clôturé ces journées et a permis de présenter à l’équipe de Dassault Aviation le nouveau bimoteur Vulcanair P68 Observer dont les équipements seront destinés aux recherches en neuroergonomie.

Retour en questions sur ces journées workshop et les objectifs et les avancées de la chaire auprès de Mickaël Causse de l’ISAE-SUPAERO et d’Éric Bernard Directeur de la stratégie de Dassault Aviation

Mickaël CAUSSE, ingénieur chercheur au département conception et conduite des véhicules aéronautiques et spatiaux (DCAS) de l’ISAE-SUPAERO, responsable de la chaire CASAC


Pourriez-vous nous rappeler les objectifs et le contenu de la chaire industrielle « CASAC » (Conception et Architecture de Systèmes Aériens Cognitifs) signée avec Dassault Aviation ?

Chaire CASAC
Jean-Louis Gueneau, représentant de la chaire CASAC chez Dassault Aviation, teste la plateforme VR du DCAS au cours d’un vol -virtuel-

"Cette chaire vise à doter les différents systèmes aériens d’une plus grande autonomie décisionnelle au service d’une relation Homme-Machine élargie et repensée. Cette collaboration entre l’homme et la machine doit rendre les opérations aériennes civiles et militaires plus sûres et efficaces tout en réduisant les efforts mentaux et physiques des opérateurs.

Dans ce but, il existe dans la chaire une synergie forte entre les volets formation et recherche. Les recherches sont menées sur la base d’un dialogue étroit entre 3 axes complémentaires et pluridisciplinaires qui relèvent de la neuroergonomie, la conduite et décision, et l’ingénierie système. Le volet formation, dont les actions sont plus en amonts et s’appuient principalement sur la récente création d’un parcours architecte de systèmes aériens et l’existant du cursus ingénieur de l’ISAE-SUPAERO, met en place des cours et modules sensibilisant à l’importance de l’homme au sein de l’architecture de systèmes aériens. L’objectif est de former les futurs ingénieurs capables d’anticiper l’évolution des systèmes, qui seront plus "cognitifs", c’est à dire capables de s’adapter et d’apporter assistance à l’équipage."

Quels sont en sont les résultats, après deux ans et demi d’activité ?

"Depuis le début de la chaire, les trois chercheurs de l’ISAE-SUPAERO en charge des trois axes de recherche ont impliqué 1 post-doctorant, 4 doctorants, et 15 stagiaires. Un doctorant les rejoindra en octobre 2018 pour la partie ingénierie système. Un post doctorant renforcera l’équipe de recherche en neuroergonomie en 2019.

Les premiers travaux de recherches ont permis de développer différents outils, dont une plateforme de simulation de télé-opération de drones terrestres incluant une large récolte de données comportementales (crowdsourcing), des mesures physiologiques, ainsi que des techniques d’apprentissage machine (machine learning). De plus, un prototype d’assistance au pilotage basé sur le suivi du regard (système FETA) est en cours de test. Des modélisations formelles du pilote et de l’aéronef permettant d’évaluer la sureté de fonctionnement en s’appuyant sur des phases de vol critique."

Comment ces travaux ont-ils pu être présentés lors du workshop ?

Chaire CASAC
Stéphane Juaneda, responsable des opérations aériennes à l’ISAE-SUPAERO présente le bimoteur P68 Vulcanair

"Ce workshop est le troisième organisé dans le cadre de la chaire CASAC. Il a permis la présentation des derniers avancements et des travaux connexes sous forme de démonstrations. Les chercheurs ont réalisé des démos multi-drones en vol (quadri-rotors) dans une mission de surveillance, de l’assistant FETA dans le simulateur de vol PEGASE, de la station de télé-opération de drones terrestres, et de la réalité virtuelle (VR) avec un vol et une procédure de check list en VR.
Pour conclure la journée l’ensemble des participants s’est rendu sur l’aérodrome de Lasbordes où leur a été présenté le bimoteur P68 Observer, futur moyen d’expérimentations en vol pour la neuroergonomie.

J’ai été très heureux de recevoir, Jean-Louis Guéneau, responsable de la chaire pour Dassault Aviation et Eric Bernard directeur de la stratégie de Dassault Aviation. Ils ont montré une grande ouverture d’esprit et un vif intérêt pour nos présentations. Les échanges lors de nos nombreuses discussions ont été des plus enrichissants.

Ces rencontres permettent à chaque fois d’échanger et d’améliorer les liens entre les chercheurs et le mécène."

Eric Bernard Directeur de la stratégie avions –Dassault aviation

Pourquoi une chaire avec l’ISAE-SUPAERO ?

"L’enjeu est d’inventer la collaboration entre l’homme et le système des avions de demain. Pour Dassault c’est un enjeu majeur qui concerne à la fois les avions de combat et les avions d’affaires Falcon.

La chaire CASAC avec l’ISAE-SUPAERO est un vecteur de stimulation de la recherche. C’est pour nous l’occasion de confronter nos ingénieurs aux avancées scientifiques et techniques dans les trois domaines définis avec l’ISAE-SUPAERO, la neuroergonomie, l’autonomie de décision et l’ingénierie système."

En quoi consistent les workshops que vous avez développés avec l’ISAE-SUPAERO ?
Pourquoi réunir vos ingénieurs et les équipes de chercheurs de l’ISAE-SUPAERO

"On a convenu avec l’ISAE-SUPAERO de se rencontrer tous les ans. Ce nouveau rendez-vous nous a permis d’avoir des échanges fructueux lors d’ateliers communs. Les chercheurs nous ont présenté, à la fois, le résultat de leur recherche mais nous ont aussi fait part de leurs questions sur leurs méthodes de réalisation. De notre côté nos ingénieurs ont présenté les applications et les scénarios possibles de ces recherches.

La chaire explore des domaines qui sont très amont. Il est difficile de savoir ce que l’on va pouvoir mettre dans les projets à court terme. Il est nécessaire de les laisser murir dans le temps. Mais on s’aperçoit qu’il y a déjà des petites choses qui devraient avoir des applications immédiates comme l’assistant virtuel. Il s’agit d’un équipement imaginé pour décharger nos pilotes d’un certain nombre de tâches et pour les accompagner dans leurs procédures, à la manière d’un coaching embarqué. Nous sommes en train d’imaginer les fonctions que pourraient avoir cet assistant. Grâce à la chaire on a pu voir des fonctions concernant la check-list déjà réalisées et en cours d’évaluation par les chercheurs de l’ISAE-SUPAERO. Il s’agit de savoir comment on peut aider les pilotes à dérouler une check-list, pour les entraîner ou pour la réaliser en temps réel.

Chaire CASAC
Suivi du regard au cours d’un vol dans le simulateur PEGASE. L’oculomètre intégré dans le cockpit permet de surveiller en temps réel le monitoring du pilote

Il y a également de très intéressantes progressions dans les autres domaines, dont les aspects de l’autonomie de décision. La multitude de petits et de grands projets fédérés par l’ISAE-SUPAERO, nous permet d’évaluer beaucoup de technologies et de savoir à quoi elles sont le mieux adaptées. Il s’agit d’un avantage et d’une avancée très importante pour nous.
Pour le dernier axe, celui de l’ingénierie système, nous avons passé beaucoup d’énergie à modéliser le système. L’objectif est maintenant de modéliser aussi l’homme qui interagit avec le système et de trouver la meilleure façon de le faire. Il y a là aussi des pistes qui sont regardées par le département avionique système qui sont intéressantes et mais qui demanderont un peu plus de temps. Une chaire c’est du long terme."

Quel est l’objectif de ces ateliers annuels ?

"Le monde de la recherche et même celui d’une école de recherche appliquée comme l’ISAE-SUPAERO et le monde de l’ingénieur dans l’industrie, reste deux mondes et deux points de vue différents. Il y a donc il une médiation à faire entre les deux. Une chaire est l’occasion pour Dassault de trouver une opportunité pour mettre en contact ces deux mondes. Il faut que les chercheurs comprennent mieux les enjeux de notre industrie et que nos ingénieurs apprennent à dialoguer avec les chercheurs. Il s’agit, pour nos ingénieurs, d’une autre façon de dialoguer parce que ce ne sont pas des ingénieurs comme leurs collègues en interne.

Il faut que les deux mondes apprennent à interagir.

Les échanges entre nous sont très importants, mais il convient de laisser le temps à chacun de développer ses recherches. Nous avions organisé l’an dernier, dans notre usine de St Cloud, un workshop de trois demi-journées ayant comme objet l’immersion des équipes de l’ISAE-SUPAERO dans notre monde. Nous leur avons montré nos avions, nos simulateurs, nos bancs d’essais parce qu’il est intéressant qu’ils connaissent le contexte dans lequel nous travaillons. Cette année Mickaël Causse, le responsable de la chaire pour l’SAE-SUAPERO, nous a dit qu’il avait des choses à nous montrer. Et c’est avec plaisir que nous sommes venus découvrir les différentes expérimentations et démonstrations."

Cette chaire comporte un volet formation. Quelles sont vos attentes dans ce domaine et plus particulièrement sur le parcours architecte aériens ?

"Pour faire des systèmes complexes comme des avions, on a besoin de faire appel à plusieurs métiers. Il y a le responsable de projet ou responsable de programme, pour lequel l’ISAE-SUPAERO dispose d’une formation. Et il y a également un grand nombre d’experts qui interviennent en aérodynamique en qualité de vol, en système avionique etc…

Mais les systèmes sont tellement compliqués et complexes qu’il faut également des architectes. L’architecte est la personne qui doit faire la médiation et la synthèse entre ce que veut l’utilisateur et ce que préconisent les experts selon la maturité des technologies. Parfois le chef avion faisait aussi du projet et se confondait avec l’architecte. L’augmentation de la complexité et du nombre d’acteurs et de sous-traitants nous obligent à séparer les fonctions pour gagner en efficacité.

L’architecte fait émerger le compromis qui fait qu’un avion répond à un besoin.
Parce que si vous prenez toutes les exigences des clients et tout ce que vous propose les experts, vous aurez un truc mais certainement pas un avion.

Même si cette notion d’architecte est abordée dans l’enseignement, nous essayons de regarder avec l’ISAE-SUPAERO s’il ne pouvait pas être intéressant de créer un master un peu plus sénior pour entraîner les étudiants à ce jeu de rôle entre ces trois catégories que sont l’architecte, l’utilisateur et les experts, en y ajoutant même le client final."

Que retiendrez-vous de ces deux journées ?

"Nous avons encore démontré ensemble lors de ce nouvel épisode que les échanges étaient d’une grande richesse et que ces rencontres étaient très efficaces pour stimuler tant les équipes de recherche que celles de l’innovation chez Dassault Aviation. J’adresse mes remerciements à Mickaël Causse pour son excellente organisation, mais aussi à l’ensemble des binômes référent de chaque axe de recherche. Ces référents permettent de créer une médiation ingénieur/recherche optimale pour chacun des domaines et de générer des échanges en dehors de ces ateliers annuels.

Ces ateliers sont vraiment le lieu et le moment qui nous montrent les avancées et le bon fonctionnement de la chaire et nous sommes très contents de ce qui se fait aujourd’hui."

La chaire CASAC est portée par l’ISAE-SUPAERO et la Fondation ISAE-SUPAERO.

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