Offre de thèse
Temps plein
Diplôme d'ingénieur
Entre 0 et 2 ans
Doctorant
Cette thèse propose d’investiguer les mécanismes de génération de bruit de train d’atterrissage multi-essieux en vue de proposer des designs innovants à faible bruit.
Optimisation aérodynamique d’une aile battante par intelligence artificielle
N/A
Offre de thèse
Temps plein
2600€ / MOIS
Étudiant Bac +4/5
Entre 0 et 2 ans
Doctorant
31/05/2026
Les ailes battantes sont une alternative possible aux ailes fixes ou tournantes pour la propulsion d’aéronefs de très faibles dimensions (typiquement inférieures au centimètre). Ce mode de propulsion/sustentation inspiré du monde vivant a été largement étudié depuis une trentaine d’année maintenant, conjointement à l’avènement des micro et nanotechnologies. La compréhension des mécanismes physiques à l’origine des forces aérodynamiques générées par l’aile battante a conduit aux développements récents de prototypes miniaturisés à l’extrême, à l’instar du RoboBee de l’université Harvard ou encore de l’OVMI à l’IEMN. Malgré ces avancées importantes, la conception d’aéronefs à ailes battantes est loin d’être optimale. La difficulté ici est que l’optimisation aérodynamique de la forme et cinématique de l’aile repose sur un grand nombre de paramètres (géométriques et cinématiques) et que la dynamique de l’écoulement est, contrairement aux modes de sustentation conventionnels (voilures fixes et tournantes), fortement instationnaire et non-linéaire, ce qui empêche l’utilisation de modèles analytiques (linéaires) rapides.
Dans cette thèse, nous proposons de réaliser l’optimisation aérodynamique multi-objectifs (portance et efficacité) du vol battu. L’optimisation sera rendue possible par deux évolutions majeures. La première concerne l’accroissement continu des capacités de calculs, permettant de simuler un grand nombre de configurations. Ce nombre n’est toujours pas suffisant pour réaliser l’optimisation directe (i.e. sur la base de simulations numériques uniquement) sur la totalité des paramètres géométriques et cinématiques mais il permet désormais de générer une base de données de taille suffisante pour entrainer un modèle de substitution par réseau de neurones capables de prédire les performances aérodynamiques de l’aile à très faible coût de calcul, et donc de réaliser l’optimisation par couplage du modèle avec un algorithme génétique, etréaliser l’optimisation par apprentissage par renforcement. Ces deux approches de type »apprentissage machine » constituent la seconde évolution importante permettant l’optimisation multi-objectifs sur un très grand espace de paramètres.
Le déroulement de la thèse comprend deux étapes :
Dans un premier temps, des simulations numériques de type résolution directe des équations de Navier-Stokes seront mises en œuvre pour les optimisations par couplage du modèle de substitution et d’un algorithme génétique et par apprentissage par renforcement. La première approche a déjà démontré ses preuves pour l’optimisation d’ailes battantes dans un espace de paramètre plus restreint. La seconde approche a démontré ses preuves pour des problèmes de contrôle mais reste à éprouver pour des problèmes d’optimisation multi-objectifs. L’identification de configurations géométriques et cinématiques optimales (incluant la déformation active de l’aile) conduira alors à l’analyse physique des mécanismes à l’origine de cette optimalité via la méthode de partitionnement de force déjà implémentée au laboratoire. Cette première étape sera conduite à l’ISAE-SUPAERO.
Dans un second temps, les approches suscitées seront mises en œuvre par voie expérimentale. Les mesures d’efforts aérodynamiques instationnaires seront utilisées en lieu et place des simulations numériques pour la génération de données permettant l’apprentissage. Contrairement aux données numériques, les données expérimentales sont sujettes au bruit de mesure et d’actuation. La difficulté ici réside donc dans le transfert des approches et abordées en première partie de la thèse d’un environnement « propre » (simulations numériques) à un environnement bruité (expérimentations). Ici encore, l’identification de configurations géométriques et cinématiques optimales conduira alors à l’analyse physique des mécanismes à l’origine de cette optimalité. Ceci nécessite la mise en œuvre de métrologie optique avancée (ex : mesures de l’écoulement 3D par PIV par balayage) et de la méthode de partitionnement de force sur des données expérimentales. Cette seconde étape sera conduite à l’institut Pprime.
Ce projet de thèse sera mené en partenariat entre l’institut Pprime à Poitiers et l’ISAE-Supaero à Toulouse qui justifient d’une expertise reconnue de longue date sur le sujet. La partie numérique sera réalisée à Toulouse sur une période de 18 mois, les 18 mois restants étant consacrés à la partie expérimentale à Poitiers.
« Docteur, raconte-moi ta thèse en 5 minutes ! » – Les prix de thèse de la Fondation ISAE-SUPAERO
Mercredi 7 janvier 2026, la Fondation ISAE-SUPAERO a décerné ses prix de thèse de l’année à cinq jeunes docteurs pour récompenser l’excellence et l’impact de leurs travaux de recherche.
Ces prix, chacun doté d’une dotation de 800 €, mettent en lumière la qualité scientifique et la capacité à communiquer des doctorants formés dans le cadre d’une des formations doctorales les plus exigeantes dans le domaine de l’aéronautique, du spatial et des systèmes complexes.
Une formule revisitée pour valoriser vulgarisation & retour d’expérience des thèses
Pour l’édition 2025, l’événement change de format et devient « Docteur, raconte-moi ta thèse en 5 minutes ! ». Cette évolution offre à chacun des lauréats un temps plus important pour présenter son sujet de thèse de façon claire, accessible et captivante devant un public composé d’étudiants, de chercheurs et de personnels de l’ISAE-SUPAERO. Cette durée accrue permet aux doctorants d’aller un peu plus en profondeur que lors de l’édition précédente, qui se déroulait en 3 minutes seulement.
Au cœur de la pause méridienne, cet événement solennel fait évoluer la tradition de valorisation de la recherche en alliant expertise scientifique et capacité de communication, un enjeu essentiel pour les jeunes chercheurs qui ambitionnent de rendre leurs travaux compréhensibles bien au-delà des cercles académiques.
Les lauréats 2025
Les cinq lauréats ont brillamment relevé ce défi de synthèse et de pédagogie. Chacun a partagé les enjeux, les résultats et les perspectives de sa recherche, témoignant de la diversité et de l’excellence des travaux menés au sein de l’Institut et de ses partenaires. Pour visionner les photos de l’évènement, cliquez ici.
Des thèses au service de l’innovation
Ricardo Rodrigues
« Modélisation, commande robuste et analyse de missions spatiales complexes, flexibles et non stationnaires »
Thèse dirigée par Daniel ALAZARD et Francesco SANFEDINO (ISAE-SUPAERO)
Olivier Goux
« Prise en compte des corrélations d’erreur d’observation et assimilation variationnelle de données océaniques »
Thèse dirigée par Anthony WEAVER (CERFACS) et co-dirigée par Olivier GUILLET
Antoine Salih Alj
« Effets des radiations et propriétés électriques d’un capteur CCD-sur-CMOS à tranchées profondes actives pour l’imagerie haute-performance »
Thèse dirigée par Vincent GOIFFON et co-dirigée par Pierre MAGNAN (ISAE-SUPAERO)
Marcel Hinss (Présentée par vidéo)
« Interaction humain/système de drones et facteurs humains : Prise en compte de l’estimation de l’état de fatigue d’un opérateur dans le design d’interactions adaptatives pour le contrôle de drones longue endurance »
Thèse dirigée par Raphaëlle ROY (ISAE-SUPAERO) et Anke BROCK (ENAC)
Jean-baptiste Orsatelli (présenté par F. Lachaud)
« Méthodologie pour la prédiction de la tenue des réparations de structures composites aéronautiques par collage. »
Thèse dirigée par Frédéric LACHAUD (ISAE-SUPAERO), co-dirigée par Eric PAROISSIEN et co-encadrée par Sebastien SCHWARTZ
Valoriser la recherche doctorale à l’ISAE-SUPAERO
L’édition 2025 des prix de thèse confirme l’importance accordée par la Fondation à la recherche de haut niveau et à la communication scientifique. En élargissant le format à 5 minutes, l’Institut offre aux jeunes chercheurs une plateforme où ils peuvent non seulement présenter leurs résultats, mais aussi ouvrir les portes de l’univers de la recherche auprès d’étudiants évoluant dans le monde académique, industriel.
Un engagement rendu possible grâce à la générosité des donateurs
La remise des Prix de thèse 2025 n’aurait pas été possible sans le soutien fidèle des donateurs de la Fondation ISAE-SUPAERO. Par leur engagement, vous contribuez activement à encourager l’excellence scientifique, à valoriser le parcours des jeunes chercheurs et à promouvoir l’innovation au service de l’aéronautique et du spatial. Grâce à votre générosité, la Fondation peut continuer à accompagner les talents de demain et à faire rayonner la recherche académique au plus haut niveau.
Cavitation in cryogenic fluids in microgravity conditions
N/A
Offre de thèse
Temps plein
2100€ / mois
Master
Entre 0 et 2 ans
Doctorant
01/03/2026
A PhD position is open in the Space Advanced Concepts Laboratory in collaboration with IMFT (institute de mécaniques des fluides des Toulouse)
Supervisors :
- Annafederica Urbano, professor, ISAE Supaero
- Sébastien Tanguy, professor, Université Paul Sabatier, IMFT
Technological context and scientific questions
During depressurization for propellant preconditioning (and cooling) prior to engine ignition or propellant transfer (in the context of space depots), bubbles can form and grow due to cavitation. This is a problem due to vapour accumulation under microgravity conditions and the impact on wall heat transfer. More generally, cavitation, under conditions where phase change predominates, is important for many applications (including nuclear power plants) and raises many questions that are not understood at the small scale.
This justifies the development of the SCREAMH2 microgravity wall cavitation experiment (currently in phase A/B development under an ESA contract), in which ISAE-SUPAERO is participating as part of the scientific team.
There are several scientific open questions regarding pool cavitation. It is unclear how the contact line phenomena (nano-region, wall roughness, cavity shape…), the level and dynamics of depressurization, and the nature of the fluid (pure or in the presence of non-condensable gas) impact the growth of these bubbles and the associated wall heat flux.
This thesis project aims to answer these questions by developing numerical models capable of accurately simulating pool cavitation, in parallel with the development of the SCREAMH2 experiment. The results will serve, on the one hand, as support for the experiment and, on the other hand, for its extension, particularly to configurations with multiple bubbles and in the presence of non-condensable gases.
Background
The present project is a continuation of the team’s recent work on the development of a solver for the direct numerical simulation of two-phase flows with phase change. The originality of the solver, based on a semiimplicit compressible projection method, lies in its thermodynamic consistency, which allows it to describe liquid, vapor, and saturation conditions at the interface for a generic fluid.
The solver has recently been extended to phase change in the presence of a contact line (solid, vapor, liquid) and validated for the simulation of nucleate boiling and pool cavitation. It has thus enabled parametric studies and models developments for bubble cavitation in microgravity at the wall. The models will be extended and generalized in this project.
This project aims to further develop the numerical solver and to use it to answer the scientific questions raised.
- Numerical development of the immersed boundary method [5] to include conjugate heat transfer and contact lines. After validation on basic test cases, configurations with complex geometries will need to be addressed. Initially, the simulation of CH4 pool cavitation used for validation in [4] will be reconsidered with the complex geometry (cylindric support and cavity for the bubble).
- Incondensable gas. The solver will be extended to account for the presence of multi-species vapor and incondensable gases adsorption in the liquid while ensuring thermodynamic consistency at the interface. A surface tension model dependent on local composition will be developed, and the jump conditions will be adapted to take thermo-capillary effects into account. The model will need to be validated for simulation in the presence of Marangoni currents (using existing experimental data).
- Pool cavitation in micro-gravity. Several objectives will be pursued. The first will be to support the SCREAM H2 project with detailed numerical simulations. The second will be to extend the study of pool cavitation to many fluids, considering non-condensable gases and various geometric configurations. In particular, the phase change models developed in [4] will be extended and used to simulate multi-bubble configurations, the interaction between bubbles and their impact on wall heat transfer in microgravity.
Impact
While this project focuses on pool cavitation in microgravity, it is important to note that the developments envisaged are also intended to simulate and study other phenomena involving phase change in compressible flows in the presence of contact lines. These include 1) sloshing in tanks and 2) hydrodynamic cavitation with the development of cavitation pockets. It is planned to study such configurations towards the end of the thesis project, depending on how the project progresses.
Work environment
The PhD will be funded by CNES and will be hosted in the Space Advanced Concepts Laboratory at ISAE Supaero in collaboration with IMFT.
Centre des Opérations Aériennes de Lasbordes
Le centre des opérations aériennes de l’ISAE-SUPAERO, situé à l’aérodrome de Lasbordes, dispose d’une flotte de 8 avions légers pour l’enseignement et la recherche dans les domaines de la mécanique du vol et la neuroergonomie.
La flotte est composée de :
- 4 monomoteurs biplaces Aquila dédiés à l’instruction initiale au pilotage
- 3 monomoteurs quadriplaces DR400 dédiés à l’instruction initiale au pilotage, à la formation des élèves de l’ISAE-SUPAERO, et aux activités de recherche
- 1 bimoteur Vulcanair P68 Observer 2 équipé d’une installation de mesure et dédié à la formation des élèves et aux activités de recherche.
Cet avion dispose d’un système de télémesure permettant de suivre un vol en temps réel depuis les salles de cours de l’institut. Il dispose également de capteurs capables d’enregistrer l’activité oculaire du pilote (Eye trackers), l’activité cérébrale, etc. Polyvalent et doté d’une charge utile importante, il a aussi la capacité de mettre en œuvre des capteurs optiques grâce à une trappe sous le fuselage.
L’unité de maintenance du COAL, assure la mise en œuvre quotidienne des aéronefs, la maintenance de la flotte et le suivi réglementaire de la navigabilité.
De plus, elle prépare et instruit les dossiers de modification d’aéronefs nécessaires à la réalisation des vols de recherche ou de formation.
Les activités du COAL
- L’apprentissage du pilotage sur avions légers ouvert aux étudiants des cursus ingénieurs et master.
- La réalisation de travaux pratiques de mécanique du vol et d’initiation aux techniques des essais en vol au profit des étudiants et de la formation continue.
- La réalisation de vols de recherche dans le domaine des facteurs humains et tout domaine nécessitant l’emport de capteurs en vol.
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Groupe scientifique « Théorie, Modélisation et Ingénierie des Systèmes » (ThéMIS)
Nos axes de recherche
Notre mission est de répondre aux défis posés par la conception de systèmes toujours plus intégrés, autonomes et critiques, en alliant recherche théorique, méthodologie de modélisation et mise en œuvre de processus d’ingénierie.
ThéMIS vise à développer des solutions robustes et innovantes en s’appuyant sur une approche interdisciplinaire combinant modélisation, optimisation et validation. Nous collaborons avec des partenaires académiques et industriels pour répondre aux besoins des secteurs critiques et préparer les technologies de demain.
Les recherches menées au sein du groupe de recheche ThéMIS se situent dans les domaines :
Théorie
- 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
Modélisation
- Ingénierie système basée sur les modèles (MBSE)
- Liens avec l’analyse de sûreté fonctionnelle (MBSA) et l’optimisation pluridisciplinaire (MDAO)
- Transformation des modèles et intégration des outils de validation et vérification
Processus d’ingénierie
- Intégration des méthodologies MBSE, gestion du cycle de vie des produits (PLM) et analyse du cycle de vie (LCA)
Les applications des recherches menées au sein du groupe de recheche ThéMIS se situent dans les domaines :
- Spatial (Segment sol, Véhicules, Satellites),
- Véhicules autonomes (Drones, robots, voitures intelligentes),
- Systèmes socio-techniques complexes (Gestion des infrastructures, interaction homme-machine),
- Systèmes embarqués critiques et systèmes cyberphysiques (Sécurité, fiabilité et performances en environnement contraint).
- MBOKO Jonathan : Evaluation de sécurité de grands systèmes distribués et reconfigurables
- MATHOU Charles : Cadre méthodologique global d’analyse de sécurité des systèmes drones
- SARR Abdoulaye : Analyse et optimisation multidisciplinaire d’un avion à hydrogène.
- STROBBE Charlotte : Conception de systèmes autour de l’utilisateur alliant MBSE et HSI
- GALLOIS Augustin : Eco-Conception d’un Habitat Lunaire
- BEAUDOIN-BUSSIÈRES Ariane : Forecasting pour l’innovation technologique duale dans les écosystèmes stratégiques
- GAO Haochen : Participatory design tools and systemic methods for multimodal air-rail systems
- MORDEL Valentin : Tolérance aux fautes et reconfiguration fiable dans une architecture automobile HPC/ZCU
- CIETTO Maisa : Identification et modélisation des inefficacités du système de transport aérien
- LEMOUSSU Sophie : Une approche basée sur les modèles pour les PMEs innovantes de l’industrie aéronautique
- SCHWARTZ Sébastien : Couplage simulation déterministe et non-déterministe pour la maintenance prédictive
- MONTERO JIMENEZ Juan José : Réutilisation des connaissances pour l’amélioration de l’architecture des systèmes pour la maintenance prédictive
- VIDOT Eric-Guillaume : Vers la certification des systèmes avioniques basés sur l’apprentissage automatique : exploitation des preuves mathématiques pour garantir la fiabilité
- AKRIM Anass : Prédiction de durées de vie restante de composants aéronautiques par des approches de deep learning
- AIELLO Ombeline : Validation anticipée de conceptions de systèmes par une approche d’ingénierie conjointe basée modèles et optimisation
- SALAS CORDERO Sophia : Premières phases de la conception de systèmes complexes : considérations d’obsolescence du point de vue du MBSE
- RAZAFIMAHAZO Eric : Approche d’Ingénierie Système pour concevoir des systèmes multi-usages en mission à l’intérieur de bâtiments
- GAUTHIER Morgan : Optimisation architectural d’applications automobiles sur composants MpSoC
- BORNES Laetitia : L’ingénierie des systèmes interactifs entre science du design et design comme science
enseignants-chercheurs
thèses en cours
thèses soutenues
Nos enseignements
Les membres du groupe ThéMIS interviennent dans les formations de l’ISAE-SUPAERO : cursus ingénieur généraliste, cursus ingénieur de spécialité génie industriel par apprentissage, Master’s degree of Aerospace Engineering (MAE) et divers programmes de Mastère Spécialisé® (MS).
Le groupe gère la Majeure « Systems Engineering » du MAE (environ 30 étudiants/promotion) et le MS « Systems Engineering » (environ 10 étudiants/promotion).
Des membres du groupe sont impliqués dans d’autres responsabilités, notamment la direction de l’École Doctorale Systèmes de l’Université de Toulouse.
Nos projets
Nouvelles méthodes de conception, d’analyse et de qualification visant à assurer la certification des drones.
Méthodes de vérification formelle pour systèmes spatiaux. Développement du model-checker intégré à la plate-forme de développement TASTE de l’ESA (https://taste.tools), en collaboration avec UGA/Verimag, GMV et ESA/ESTEC.
Chaire « Système de Transport Aérien Intégré » avec Thalès Group : cette chaire de mécénat, de recherche et d’enseignement s’appuie sur les compétences de l’ISAE-SUPAERO en optimisation des opérations aériennes et en approche système, et sur celles du Groupe Thalès en avionique de vol, en connectivité et en contrôle du trafic aérien.
Nos membres permanents
- Iulian OBER (responsable de l’équipe)
- Rob VINGERHOEDS
- Pierre DE SAQUI-SANNES
- Jean-Charles CHAUDEMAR
Responsable Groupe ThémIS
Groupe Thémis | Membres 2025
Nos partenaires
Industriels
Académiques
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Groupe scientifique « Apprentissage, Décision, Optimisation » (ADO)
Nos axes de recherche
Nos travaux portent sur les systèmes d’aide à la décision, depuis la collecte des données jusqu’à leur interprétation pour prendre la meilleure décision
Notre question scientifique commune est : « Quels sont les modèles et les algorithmes qui conduisent à un processus d’apprentissage ou de décision ? ».
Pour répondre à cette question, le groupe ADO s’appuie et contribue aux techniques de l’intelligence artificielle (apprentissage par renforcement, algorithmes évolutionnaires, programmation par contraintes) et du génie industriel (recherche opérationnelle, gestion des connaissances, ingénierie des systèmes).
Les applications des recherches menées au sein du groupe de recheche ADO se situent dans les domaines :
- Aéronautique et Espace : Observation de la Terre et Véhicules autonomes,
- Systèmes de production : Configuration des systèmes et programmation d’ateliers,
- Industrie X.0 : Maintenance préventive.
doctorants et post-doctorants
chercheurs
axes de recherche
modules d'enseignement
Nos enseignements
Notre groupe de recherche est fortement impliqué dans les formations d’excellence de l’ISAE-SUPAERO, aussi bien dans le cursus ingénieur que dans les programmes de master. Nous nous investissons pleinement dans l’enseignement en proposant des cours alliant théorie et application, afin de garantir aux étudiants une formation ancrée dans les dernières avancées scientifiques et technologiques.
Nous encourageons et favorisons la participation à des projets de recherche pour permettre à nos étudiants de développer des compétences pratiques et méthodologiques essentielles dans le domaine des systèmes d’aide à la décision.
Nous intervenons dans les modules suivants :
- Filière de troisième année « Sciences de la Décision »,
- Parcours « Sciences des données et de la Décision »,
- Parcours « Génie Industriel ».
- F-SD320 « Supply Chain »,
- F-SD321 « Production »,
- F-SD322 « Modélisation et Simulation »,
- F-SD323 « Qualité et SI ».
- F-SD311 « Machine Learning »,
- F-SD312 « Big Data »,
- F-SD313 « Eco. Numérique »,
- F-SD314 « Cas d’étude »,
- F-SD319 « Séminaires ».
Nos partenaires
Responsable Groupe ADO
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Groupe scientifique « Mathématiques Appliquées » MA
Nos axes de recherche
Un des champs d’étude privilégiés, permettant de regrouper presque tous ces thèmes, est celui de l’étude théorique et numérique des problèmes liés aux interactions fluide-structure.
Ces actions de recherche se font en collaboration avec les grands acteurs toulousains : Institut de Mathématiques de Toulouse (Université Paul Sabatier-INSA), ONERA ou encore Institut Clément Ader (ICA), mais aussi avec d’autres partenaires nationaux et internationaux.
Le groupe de recherche de Mathématiques Appliquées (MA) est constitué de sept enseignants-chercheurs et un ingénieur-chercheur.
Les contributions sont principalement réalisées dans les thèmes de recherche suivants :
*Le découpage présenté ci-dessous n’est pas strict : des interactions existent.
Dans cet axe de recherche, on s’intéresse à divers aspects du contrôle et de la stabilisation ou stabilité de solutions à des équations aux dérivées partielles. Pour être plus précis :
- Contrôle des équations aux dérivées partielles
- Interaction Fluide-Structure
- Systèmes Hamiltoniens à Ports d’Interactions (pHS)
L’idée sous-jacente aux systèmes Hamiltoniens à ports d’interactions est de décrire la dynamique d’un système à l’aide de l’énergie physique du système (appelé le Hamiltonien).
En particulier, cela permet de traiter de manière générale les non-linéarités (Hamiltonien non quadratique). L’analyse du problème de Cauchy associé est toujours un sujet actif de recherche dans le cas de systèmes de dimension infinie (typiquement des équations aux dérivées partielles non-linéaires).
Les ports d’interactions consistent classiquement en un contrôle et une observation (entre autres) colocalisés permettant de coupler différents pHs. Le système résultant est alors encore un pHs. Il existe des structures algébriques subordonnées aux pHs : les structures de Dirac.
La simulation numérique des pHs appellent des méthodes numériques particulières permettant de préserver le Hamiltonien (ou plus précisément l’existence d’une structure de Dirac associée au système discrétisé).
Notons également que la stabilisation en boucle fermée est facilement obtenue dans les pHs, et qu’ils permettent également, au moins en dimension finie, de prendre en compte des contraintes sous forme d’équations algébriques couplées au système dynamique.
- Systèmes Différentiels Fractionnaires et Diffusifs (SDF)
- Systèmes linéaires bien posés (Well-Posed Linear Systems : WPLS)
Dans cet axe de recherche, on s’intéresse à l’optimisation numérique et à l’optimisation multidisciplinaire dans le cadre de la conception avant projet. Pour être plus précis :
- Développement et analyse d’algorithmes d’optimisations (déterministes et stochastiques)
- Résolution de systèmes linéaires de grande taille et pré-conditionnement
- Propagation d’incertitudes (UQ)
- Analyse de sensibilité
- Modèles de substitution
- Calcul haute performance (HPC)
Dans cet axe de recherche, on s’intéresse à l’application des probabilités et de la statistique à des problèmes concrets rencontrés par les industriels. Pour être plus précis :
- Analyse de performance des réseaux de communication
- Analyse de sensibilité
- Arbres aléatoires
Nos partenaires
Responsable Groupe MA
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Groupe scientifique « Conception et Analyse des Systèmes Critiques » CASC
Nos axes de recherche
Le groupe Conception et Analyse des Systèmes Critiques (CASC) – s’intéresse aux méthodes et outils supports à l’Ingénierie des Systèmes, avec comme objectifs :
- d’étendre l’état de l’art en termes de sûreté de fonctionnement du logiciel, de la conception du modèle initial jusqu’à la cible matérielle, ainsi que dans la définition et l’exploitationd’outils support pour la simulation/vérification formelle.
- de contribuer à la définition et la modélisation formelle de nouvelles architectures systèmes, et à l’intégration de nouvelles fonctionnalités logicielles telles que celles issues de l’IA.
Le groupe CASC couvre plusieurs facettes de l’ingénierie d’un système à logiciel prépondérant : conception, vérification et validation de systèmes critiques, déploiement sur cibles matérielles et enfin simulation distribuée et temps réel.
Nos contributions sont appliquées au domaine aéronautique et spatial, mais aussi plus largement aux systèmes embarqués et cyberphysiques. Ces contributions sont présentées au travers des publications sur OpenScience et des logiciels dont certains sont librement diffusables.
Le groupe CASC est organisé autour de deux thèmes de recherche :
Le thème Méthodes formelles et Langages dédiés s’intéresse à la sémantique formelle des langages de programmation ainsi que des programmes et de leurs spécifications, appliqués particulièrement aux langages adaptés à la conception de systèmes critiques embarqués.
L’utilisation des méthodes formelles (preuves de programme, méthodes SAT/SMT, correction par construction, …) pour la conception rigoureuse de fonctions avioniques peut se décliner sur les différentes étapes de conception et d’implantation d’un produit : vérification de cohérence au niveau de l’architecture, preuve de bon fonctionnement des outils de transformation de modèles/génération de code, preuve de la correction du code applicatif à embarquer.
L’étude des langages dédiés (réactifs synchrones, probabilistes, etc) et de leurs aspects sémantiques permet de s’assurer de l’embarquabilité des programmes pour la réalisation de fonctions avioniques par exemple, en tenant compte des exigences et contraintes fortes du domaine, tant en termes de ressources de calcul que d’implantation de fonctions avancées à base d’IA (réseaux de neurones ou apprentissage par inférence bayésienne).
Le thème Architecture et Simulation des systèmes cyberphysiques se concentre sur les étapes de V&V de systèmes critiques, notamment en lien avec la plateforme PRISE.
- Architectures avioniques nouvelles : prise en compte des nouveaux paradigmes processeurs et réseaux, et leur intégration sûre dans une plateforme avionique (projet SMARTIES)
- Embarquabilité d’applications sur achitectures hybrides (CPU, GPU et FPGA), notamment les réseaux de neurones et leurs tâches de décision complexes
- Simulation de systèmes, basés sur des outils de l’état de l’art
- Simulation distribuée temps réel, au travers de l’implantation du standard HLA par l’intergiciel CERTI développé en partenariat avec l’ONERA. CERTI implante les versions 1.3 et 1516 du standard de simulation HLA
- Interopérabilité et couplage de modèles de simulations pour les systèmes cyberphysiques, avec l’outil Ptolemy-HLA. Cet environnement de cosimulation distribuée permettant le couplage de deux outils open-source, Ptolemy II et CERTI/HLA. Il permet de tirer parti des modèles de calcul de Ptolemy, et du standard HLA pour l’interopérabilité et la distribution déterministe des simulations.
Les membres de l'équipe
Membres permanents
- Jannette Cardoso (HdR)
- Jean-Baptiste Chaudron
- Arnaud Dion
- Fabrice Frances
- Christophe Garion
- Christine Tasson (HdR)
- Xavier Thirioux (HdR)
7 Doctorants
Responsable Groupe CASC
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Groupe scientifique SysCo
Nos thèmes de recherche
Pour répondre aux besoins en enseignement de l’Institut, les compétences de l’équipe de recherche SYSCO doivent couvrir tous les domaines d’application du réseau et systèmes connectés dans les différents contextes aérospatiaux.
La vision globale développée par l’équipe a permis d’identifier trois thèmes de recherche majeurs sur lesquels ont été portés les efforts de recherche depuis plusieurs années :
- Réseaux par satellite : transmission des données d’une façon sécurisée et déterministe ;
- Systèmes et réseaux embarqués : conception et analyse de performance des systèmes et réseaux embarqués soumis à des contraintes de déterminisme et de sécurité ;
- Systèmes distribués : stockage distribué fiable et sécurisé à grande échelle.
Chaque enseignant-chercheur contribue à, au moins, deux des trois thèmes de recherche de l’équipe, ce qui permet de générer de multiples collaborations et des contributions transverses en plus des résultats focalisés sur un domaine.
De plus, plusieurs collaborations avec des membres des autres groupes de recherche du département ainsi que d’autres départements (notamment DEOS) sont également prolifiques.
Ces différents travaux de recherche ont été valorisés sous plusieurs formes sur ces 5 dernières années :
- Encadrement de plus d’une vingtaine de doctorants et post-doctorants
- Publication d’une centaine de papiers scientifiques et brevets au niveau international
- Mise en place de trois plate-formes de recherche: Ireal/Satenet pour les réseaux par satellite, Blockchain 4 UAV pour les systèmes distribués et Factoring pour les réseaux embarqués
- Participation à plus d’une dizaine de projets de recherche avec des partenaires industriels et académiques: projets région, projets ANR, projets industriels (TAS,Thales Avionics, AIRBUS), R&T CNES, projets avec l’Institut de Recherche et de Technologie (IRT) Antoine de Saint-Exupéry
Nos verrous scientifiques
Les principaux verrous scientifiques que nous considérons pour faire avancer l’état de l’art dans le cadre de nos travaux dans chacune de ces thématiques de recherche sont :
Pour les réseaux par satellite
- Système dynamique multi-orbite à large échelle et son hétérogénéité avec les réseaux terrestres
- Améliorer la sécurité des protocoles de communication avec la cryptographie post quantique
- Définition et intégration d’un routage sécurisé avec garanties déterministes de QoS (débit, délai).
Pour les réseaux embarqués et systèmes embarqués
- Architectures matérielles hétérogènes ainsi qu’une variété de mécanismes de contrôle d’accès
- Approche conjointe SW et HW pour l’exécution déterministe sur du multicore/ manycore
- Définition et analyse de stratégies d’ordonnancement pour les applications embarquées
- Définition et analyse des mécanismes de sécurité adaptés aux réseaux temps réel
- Méthodes d’évaluation du compromis sécurité/performance.
Dans les systèmes distribués
- Garantir le passage à l’échelle, l’intégrité des données et la mitigation des risques cybersécurité
- Mise en œuvre des mécanismes de cybersécurité et cryptographie post-quantique
- Définition des mécanismes dits "zero knowledge" pour les blockchains et les réseaux pair-a-pair
- Intégration de codes à effacement pour la fiabilisation et l’intégrité du stockage distribué.
Les membres de l'équipe
Ahlem MIFDAOUI (responsable de l'équipe)
- Réseaux temps reel et satellites,
- Routage, QoS
- Cryptographie et Cybersécurité
- Blockchains
- Cryptographie et fiabilité
- Systèmes distribués/Blockchains
- Cryptographie et Cybersécurité, Blockchains
- Réseaux satellites, Routage, QoS
*chef du DISC
- Réseaux et Systèmes temps-réel
- Sûreté de fonctionnement, OS
- Systèmes distribués/Blockchains
- Sûreté de fonctionnement
Responsable d’équipe SysCo
Nos partenaires
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Au niveau national
Au niveau international
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