Ingénierie des systèmes physiques complexes

Recherche & Innovation Chez Prométhée T&I

Ingénierie des systèmes
physiques complexes

Étudier le réel lorsqu'il devient fortement couplé : instrumenter, mesurer, modéliser et piloter des systèmes multiphysiques ultra denses, puis capitaliser les méthodes pour les transposer à d'autres architectures complexes.

 

Dans un système complexe, la compréhension ne vient pas d'une mesure isolée, mais de la capacité à relier phénomènes, mesures, modèles et décisions dans une même chaîne de preuve. Une approche systémique, portée par une pensée holistique.

Pourquoi nous travaillons cet axe ?

Faire de la complexité un objet mesurable

Les systèmes modernes concentrent de plus en plus de phénomènes physiques, numériques et opérationnels dans des architectures compactes, distribuées ou fortement contraintes. Notre recherche vise à conserver une chaîne de compréhension du réel malgré cette densité de couplages.

M4

Capacité opérationnelle

Le niveau M4 s'appuie sur un socle historique en physique, instrumentation, électronique, automatique, intégration et ingénierie système. Il qualifie une capacité interne déjà structurée, tout en distinguant les sujets matures des extensions encore exploratoires.

Périmètre scientifique et technologique

Trois lignes de recherche pour relier le réel au pilotage

L'axe fournit le socle expérimental de notre R&D. Il relie phénomènes physiques, instrumentation, modèles, calcul, commande et intégration.

1
Instrumentation & métrologie

Capteurs, chaînes d'acquisition, synchronisation, calibration, incertitudes et qualification de la mesure.

2
Modélisation multiphysique & systémique

Relier les phénomènes physiques entre eux, puis les replacer dans le système complet en intégrant, lorsque cela est pertinent, les flux de matière, d'énergie, d'information et les interactions humaines.

3
Contrôle & intégration

Estimation d'état, supervision, commande et intégration de briques nouvelles dans des architectures réelles, maintenables et observables.

Système de référence interne

Le serveur de calcul haute performance comme concentré de phénomènes et de contraintes

Nous utilisons l'infrastructure de calcul haute performance comme cas d'étude principal parce qu'elle concentre, dans un même volume, une forte densité de variables physiques et numériques interdépendantes.

Pourquoi ce système ?

Thermique, alimentation électrique, électronique, refroidissement, calcul, réseau, données, commande, vieillissement et maintenance y évoluent ensemble. Une modification locale peut produire des effets globaux.

Ce terrain oblige à raisonner simultanément sur la mesure, les couplages, les transitoires, les limites et les compromis entre performance, robustesse, énergie et durée de vie.

Ce que nous cherchons à transférer

L'enjeu n'est pas de devenir spécialiste d'un serveur particulier. Il est de capitaliser une méthode : instrumenter, synchroniser, reconstruire l'état, modéliser, confronter mesure et simulation, détecter les dérives puis qualifier les règles de supervision ou de contrôle.

Cette méthode peut ensuite être requalifiée sur des lignes de production, sites sensibles, infrastructures énergétiques, systèmes autonomes ou autres systèmes fortement couplés.

Ce que couvre l'axe

Six briques scientifiques et technologiques complémentaires

Le système réel demeure la référence. Chaque brique n'a de valeur que reliée aux phénomènes, aux mesures et au domaine de validité qui lui donnent du sens.

01
Instrumentation

Définir ce qui doit être mesuré, à quelle fréquence, avec quelle précision et quelle traçabilité.

02
Thermique & énergie

Comprendre flux, gradients, dissipation, rendements, transitoires et stratégies de régulation.

03
Simulation & jumeaux numériques

Relier modèles et mesures pour comprendre, tester, prédire et préparer le pilotage.

04
Automatique & contrôle

Estimation d'état, supervision, régulation, commande et sûreté de fonctionnement.

05
Systèmes autonomes

Perception, énergie embarquée, communication, mouvement et coordination sous contraintes réelles.

06
Calcul scientifique & HPC

Architecture de calcul, flux de données, performance, énergie, thermique et observabilité.

Du phénomène à la commande

Conserver une chaîne continue entre réel, modèle et action

Une architecture complexe reste maîtrisable lorsque chaque transformation conserve son lien avec le phénomène observé et peut être requalifiée par le retour au réel.

Notre boucle de travail maintient une continuité entre ce qui se passe physiquement, ce que nous mesurons, ce que nous en inférons et ce que nous décidons d'agir.

Phénomène→Capteur→Mesure→Modèle→État→Décision→Commande→Vérification

Ce que nous développons et expérimentons en interne

  • Architectures d'instrumentation multiphysique.
  • Chaînes d'acquisition, synchronisation, calibration et qualification des mesures.
  • Modèles et jumeaux numériques reliés au réel.
  • Observabilité, estimation d'état, supervision et contrôle.
  • Étude des interactions dans les systèmes multiphysiques ultra denses.
  • Architecture de calcul et conditions physiques de fonctionnement des infrastructures HPC.

Ce que nous ne revendiquons pas

La complexité n'est pas une valeur en soi.

  • ✕Un jumeau numérique n'a d'intérêt que s'il reste rattaché à des mesures et à un domaine de validité.
  • ✕Nous ne confondons pas simulation et preuve expérimentale.
  • ✕Une architecture sophistiquée doit rester maintenable, observable et explicable.
  • ✕Chaque transposition exige une requalification des grandeurs, hypothèses et contraintes.
Méthode de recherche

Une méthode orientée vers le réel, la preuve et le domaine de validité

Le système réel demeure la référence. Nos modèles et algorithmes sont évalués à l'aune de ce qu'ils permettent de mesurer, comprendre ou maîtriser.

01
Explorer

Décomposer le système, identifier fonctions, flux, couplages, inconnues, phénomènes dominants et grandeurs observables.

02
Expérimenter

Instrumenter, acquérir, simuler et provoquer des situations contrôlées ; comparer observations, modèles et comportements attendus.

03
Qualifier

Établir écarts, domaines de validité, sensibilités et limites ; documenter la reproductibilité avant toute montée en maturité.

Plateformes et capitalisation

Construire des plateformes de preuve réutilisables

Nous privilégions des chaînes expérimentales que l'on peut enrichir au fil des sujets plutôt que la multiplication de prototypes isolés.

1
PANOPTÈS

Chaîne commune d'instrumentation, d'acquisition, de comparaison et de capitalisation pour nos travaux multiphysiques.

2
Infrastructure HPC

Terrain de référence pour la densité de couplages, la mesure, l'énergie, la thermique, les données et la maintenance.

3
Nouvelles briques de mesure

Préparer l'intégration de capteurs émergents dans une chaîne instrumentée existante, y compris lorsque certaines briques deviennent quantiques.

Interfaces avec nos autres axes de R&I

Quatre axes, une même architecture scientifique

L'ingénierie des systèmes physiques fournit le réel, l'instrumentation et les modèles auxquels les autres axes viennent se relier.

Voir l’architecture R&D

1
Intelligence artificielle

Les données instrumentées alimentent estimation, anomalies, maintenance prévisionnelle, optimisation, analyse de flux et décision.

Découvrir l'axe

2
Technologies quantiques

Capteurs, métrologie, contrôle, bruit et intégration créent un pont naturel vers de futures briques quantiques de mesure.

Découvrir l'axe

3
Confiance numérique

Une chaîne de mesure utile doit aussi garantir intégrité, provenance, identité machine et résilience des architectures cyberphysiques.

Découvrir l'axe

Éco-ingénierie : doctrine transversale

La performance n'a de sens qu'en regard de sa pertinence

Frugalité, durée de vie, maintenabilité et juste niveau technologique sont intégrés à l'évaluation, pas ajoutés après coup.

Découvrir le focus éco-ingénierie

L'éco-ingénierie n'est pas un cinquième axe. Elle oriente les arbitrages vers la pertinence, la frugalité, l'allongement de la durée de vie, la maintenabilité, la robustesse et l'optimisation globale plutôt que locale.

Le système le plus performant n'est pas nécessairement celui qui maximise chaque sous-fonction, mais celui qui atteint le meilleur compromis au regard du besoin réel.

Ce que cette R&D doit produire

Des connaissances, des méthodes et des preuves transférables

L'objectif est de capitaliser une capacité scientifique et expérimentale qui progresse avec chaque système étudié.

01
Connaissances

Comprendre les phénomènes, interactions et limites mieux qu'avant l'étude.

02
Méthodes

Capitaliser des protocoles d'instrumentation, modélisation, comparaison et contrôle réutilisables.

03
Preuves

Produire des expérimentations et résultats documentés distinguant ce qui fonctionne, ce qui ne fonctionne pas et dans quelles conditions.

Travaux, publications & partage scientifique

Pour approfondir

La R&D se construit aussi par la confrontation des idées, leur mise en discussion et leur partage. Une partie de nos travaux est mise en discussion au-delà de l'entreprise. Articles de fond, conférences et interventions nous permettent de partager nos analyses, de les confronter, d'enrichir nos réflexions et de mettre à l'épreuve nos travaux.

Comprendre l’architecture R&D

01
Articles & publications

Analyses de fond, réflexions scientifiques et technologiques, retours d'expérience et travaux éditoriaux.

Découvrir nos articles

02
Conférences & interventions

Sujets que nous mettons en discussion publiquement pour confronter nos analyses, partager nos travaux et enrichir nos hypothèses.

Voir nos interventions

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