Master

Le Master Objets Connectés a pour objectif de former les étudiants aux nouveaux métiers pluridisciplinaires d’ingénierie de l’IOT (Internet Of Things). Un écosystème IOT est composé d’au moins cinq domaines scientifiques complémentaires :

  • Le capteur et son environnement embarqué
  • les transmissions sans fil et filaires
  • L’analyse des données
  • La sécurité
  • Le stockage

La master adresse les quatre premier thèmes à travers deux parcours de formation :

  • Ingénierie des objets Intelligents.
  • Sport et santé connectés

Les compétences recherchées et évaluées à travers ce programmes sont les suivantes :

  • Spécifier & Concevoir des objets connectés
  • Traiter & analyser des données
  • Maitriser les Environnements Matériels & Logiciels
  • Identifier les Usages
  • Organiser son travail
  • Travailler en équipe
  • Communiquer ses résultats sous forme orale ou écrite
  • Défendre un projet et convaincre
  • Analyser et situer la qualité et la pertinence d’une démarche scientifique
  • S’exprimer en Anglais

Ce Master a été conçu par plusieurs équipes du Laboratoire de recherche XLIM, il est aussi présenté sur le site de l’Université de Poitiers sous la mention Traitement du Signal et des Images :  Master Objets connectés

Parcours Ingénierie des objets Intelligents

Par leur capacité à résoudre des problèmes complexes, les objets connectés accompagnent la transition numérique de nombreux secteurs de notre société : L’agriculture, l’usine du futur, la ville intelligente, le smart home, le smart grid, la e.santé… quelles que soient les applications et les secteurs visés, les objets connectés remplissent toujours les mêmes fonctions : collecter des données, transmettre l’information, traiter et analyser les données au sens de l’intelligence artificielle. Le parcours Ingénierie des objets intelligents a pour objectif de former les étudiants et développer leur savoir-faire sur ces trois domaines afin qu’ils puissent répondre à des situations et enjeux différents et être en capacité de résoudre des problèmes complexes nécessitant de la conception « à façon ».

Modules du parcours :

Parcours Sport et santé connectés

Parmi les quelques enjeux sociétaux majeurs définis au niveau national et européen, ce parcours s’inscrit dans deux axes : développer la transition numérique et améliorer la santé et le bien-être des citoyens. En effet, la formation proposée est à l’interface des Technologies numériques et de l’Humain. Elle permet d’acquérir de solides compétences sur les systèmes communicants et le traitement des données, mais aussi sur des dimensions spécifiques relevant de l’activité physique et de la santé : méthodologie, usage, acceptabilité, juridique, éthique. L’objectif de ce parcours est de former des ingénieurs capables de concevoir ou choisir les meilleures solutions connectées répondant aux réels besoins des acteurs (professionnels, patients, …) de la silver economy, de la santé, du sport, du bien-être. Tout au long du master, les étudiants baignent dans différents environnements pluri-disciplinaires. Ils bénéficient aussi d’une possibilité de mobilité internationale pour appréhender la dimension culturelle des problématiques abordées.

Modules du parcours :

Plaquette de la formation

Description des modules scientifiques

1ère année

  • Tronc commun

Étude de différentes méthodes d’exploration de données dans le cadre de la mesure. Les concepts élémentaires associés aux probabilités ainsi que les caractéristiques usuelles permettant de décrire des mesures telle que la notion de moyenne, de variance et de corrélation et enfin la description des lois les plus usitées. Etude des principales méthodes d’analyse de tableau de mesures comme par exemple l’ACP, à travers à la fois l’analyse des méthodes mais aussi leurs réalisations informatiques. Découverte des algorithmes dit de clustering permettant d’extraire des groupes de données à partir de leurs mesures.

La mise en œuvre de solutions logicielles liées à des problèmes d’analyse de données, de communication desdites données ou encore d’acquisition repose de plus en plus souvent sur l’utilisation et le déploiement de kits de développement (SDK : Software Development Kits) ou bibliothèques. Nous explorons dans ce module, d’une part, les pratiques techniques de développement associées à leur utilisation en abordant plus généralement tout un ensemble de solutions de gestion du cycle de vie d’un logiciel, et les pratiques de gestion de projet agiles associées.

Programmation embarquée sur des microcontrôleurs qui n’intègrent pas de système d’exploitation et est un préambule au module de « Système embarqué communicant » du second semestre. Il aborde les principales solutions technologiques des systèmes embarqués actuels basés sur un cœur ARM, ainsi que les éléments de choix de ces systèmes en termes de puissance, d’énergie etc… Il aborde ensuite les principaux environnements de développement libres ou payants et les méthodologies de conception depuis la spécification jusqu’à la validation. Les périphériques d’entrée/sortie, leurs méthodes d’accès et les bus de communications sont étudiés et mis en œuvre.

Le management de l’innovation est vu à travers le prisme de l’économie de l’innovation (PI, veille, financement, stratégie, gestion de brevets…), et celui des processus de créativité et d’intelligence collective. Une partie importante de ce module est effectuée par des intervenants extérieurs avec des ateliers spécifiques de créativité. Les étudiants mettent en œuvre ce processus dans une démarche entrepreneuriale visant à développer et financer une idée nouvelle associée à son modèle économique.

Le module Réseaux et sécurité traite des principes d’administration des réseaux, notamment pour ce qui concerne l’environnement des réseaux de capteurs sans fil. Ces réseaux sont généralement pilotés et administrés par une passerelle (gateway) qui constitue l’interface entre les capteurs sans fil et les réseaux filaires connectés aux services de stockage, par exemple. La cybersécurité est au centre des préoccupations des objets connectés : dans ce module, cet aspect est considéré sous l’angle des principaux algorithmes de cryptage et des bonnes pratiques de sécurité en tant qu’administrateur.

L’utilisation de technologies sans fil pour les objets connectés est une évidence. L’utilisation d’une technologie spécifique pour un usage particulier ne peut résulter que d’une analyse approfondie prenant en compte de multiples critères : le débit, la portée, la fiabilité, la robustesse, la coexistence avec les autres technologies sans fil, la latence, la scalabilité, l’interopérabilité, la standardisation, la cybersécurité, la consommation, le déploiement, la maintenance, la mise à jour, la qualité de service, les modalités de connexion IP…. Ce module traite de l’ensemble de ces critères et de leur interdépendance par une approche « bilan de liaison ».

 

  • Ingénierie des objets intelligents

Selon, le Sensor Market Report de 2016, les capteurs d’images devraient connaître la plus forte croissance du marché des capteurs pour la période 2016-2022. Ce module aborde les questions essentielles nécessaires pour transformer une prise d’image en une mesure. Il permettra de choisir les composants d’une chaîne de vision dont le capteur, et de mettre en place les premiers éléments d’exploitation des images en tant que mesure permettant une prise de décision.

Ce module aborde certaines méthodes permettant de prendre une décision à partir de la mesure, mais aussi de les intégrer dans de l’analyse de données complexes (Analyse de données non numériques,  images, vidéo …). Le premier objectif va être donc une étude des algorithmes de prises de décision, et notamment l’apprentissage supervisé pour la découverte de la notion d’apprentissage (Techniques des KppV, Support Vecteur Machine, Technique de Boosting à partir de classifieur simple), puis la construction de vecteurs de mesures permettant la prise de décision dans le cadre de données complexes.

Dans les contextes adressés par l’Internet des Objets (IoT), les systèmes embarqués basés microcontrôleurs doivent intégrer une solution de communication sans fil efficace, robuste et économe en énergie. Ces contraintes impliquent La gestion d’un grand nombre de tâches et conduit naturellement à favoriser le développement de solutions logicielles pour des systèmes d’exploitation temps réel à faible empreinte comme FreeRTOS.  Ce module aborde également les principaux outils et méthodes de récupération de données utilisés dans le cadre de l’IoT (Cloud).

Ce module traite des capteurs, des mesures associées et de leur représentation dans l’espace numérique physique. Sur une grande variété de capteurs, les caractéristiques, performances et de coûts sont évalués afin d’en déduire des critères de choix en fonction des applications et des usages visés. Il s’agit par exemple d’étalonnage, d’auto-diagnostique, de calibration, de capacité de communication, de sensibilité… L’échantillonnage et la restitution des données dans l’espace de mesure constitue la part applicative de ce module.

 

  • Sport et Santé Connectés

Acquérir une connaissance complète sur les outils d’évaluation de la motricité humaine dans le cadre de la rééducation fonctionnelle et sensorielle.

Les méthodes et techniques permettant d’explorer les grands systèmes physiologiques que sont les fonctions cardio-vasculaire, respiratoire et musculaire seront abordées. Les appareils utilisés seront présentés ainsi que les tests qu’ils permettent de réaliser.  Principe et conditions de mesure, limite des appareils et interprétation des variables seront développés.

Cette UE a pour objectif d’introduire les principales dimensions de la e.sante et de manipuler des outils professionnels. Elle est coordonnée par le groupement « ESEA e santé en action » de la région nouvelle aquitaine. Elle repose sur des interventions de professionnels pour chaque aspect traité : juriste, économiste, industriels, acteurs de sante (ARS, CNAM). Rédaction d’un dossier de synthèse, rédaction de comptes rendus et présentations orales.

Cette UE complète l’UE e.santé à travers un projet. Des outils, méthodes, indicateurs d’évaluation /gestion de projet seront présentés et mis en œuvre en insistant sur toute la dimension spécifique lié aux usages aussi bien pour les patients que pour le personnel médico-social.  Des groupes « projet » seront constitués dans lesquels chaque étudiant jouera le rôle d’un partenaire d’un projet de e.santé (médecin, industriel, ars, …). Des immersions dans les structures correspondantes sont organisées.

 

2ème année

  • Tronc commun

Ce module vise à étudier, analyser et concevoir des méthodes de prise de décisions automatiques adaptées aux données notamment de masse. Il s’agit plus précisément de prédire automatiquement l’évolution et/ou l’appartenance d’un ensemble de données brutes à partir d’une base d’apprentissage. Ce module s’inscrit notamment dans le contexte des algorithmes neuronaux, de l’apprentissage profond et des grandes masses de données.

Le management de l’innovation est vu à travers le prisme de l’économie de l’innovation (PI, veille, financement, stratégie, gestion de brevets…), et celui des processus de créativité et d’intelligence collective. Une partie importante de ce module est effectuée par des intervenants extérieurs avec des ateliers spécifiques de créativité. Les étudiants mettent en œuvre ce processus dans une démarche entrepreneuriale visant à développer et financer une idée nouvelle associée à son modèle économique.

 

  • Ingénierie des objets intelligents

Ce module « Computer Vision » vise à étudier, analyser et concevoir des méthodes d’analyses d’images et de vidéos, Il permet aux étudiants d’implémenter des programmes informatiques dans des contextes applicatifs et théoriques innovants liés aux représentations et aux traitements des images qui s’appuient, entre autres, sur des approches bio-inspirées et des approches variationnelles. Différents éléments fondamentaux de la chaîne sont étudiés tels que le recalage et la fusion d’images, le débruitage, la restauration, la reconstruction, la segmentation. Le module abordera également le traitement des vidéos notamment dans le cadre de l’analyse de scènes.

Ce module d’ouverture aux systèmes de cinquième génération aborde la 5 G sous deux aspects : le premier est dédié à la mise en œuvre d’une chaîne de communication numériques à qualité de service fixé (priorité au débit, à la qualité, à la robustesse…). Dans cette chaine de communication complexe certains éléments particuliers étudiés dans nos laboratoires de recherches seront analysés à travers leurs effets et les enjeux qu’ils représentent. Le second aspect est plus prospectif et prend la forme de conférences scientifiques faites par des chercheurs et des industriels du secteur.

 

  • Sport et Santé connectés

Cet enseignement vise à acquérir les bases théoriques du droit des données personnelles, les grands principes à respecter par tout responsable de traitement, les droits des personnes concernées par des données, et les pouvoir de la CNIL. Cet enseignement sera complété par la préparation, par les étudiants, de fiches thématiques théoriques ou exercices pratiques beaucoup plus ciblées en fonction de leur Master d’origine.

Description préliminaire de l’analyse des incertitudes Erreur ou incertitude ; importance de les connaître. Estimation des incertitudes. Evaluation et usages des incertitudes Meilleure estimation +- incertitude. Comparaison entre valeur mesurée et valeur acceptée, entre deux valeurs. Propagation des incertitudes Incertitude des mesures directes. Formule générale de propagation des incertitudes. Analyse statistique des incertitudes. Facteurs susceptibles de biaiser les résultats d’analyse Facteurs préanalytiques, analytiques et post-analytiques: définitions, comment les contrôler, leur prise en compte dans la planification d’une évaluation et l’interprétation de résultats.

L’Homme augmenté est un concept qui se développe de manière très importante à travers le monde compte tenu du développement des nanotechnologies, des biotechnologies, des technologies de l’Information et des sciences cognitives (NBIC). De nombreuses notions sont associées : transhumanisme, réparation de l’Homme, augmentation des performances physiques cognitives sensorielles, … . L’objectif de cette UE est de s’interroger sur ce concept d’homme augmenté en s’appuyat sur des regards croisés issus des sciences et technologies, la philosophie, l’éthique, voire la religion. Cette UE repose sur un cycle de conférences pour alimenter une réflexion conduisant à une production écrite et orale.

La santé publique contribue à relever des défis tels que l’accroissement de l’espérance de vie et le développement de maladies chroniques. La promotion de la santé, l’éducation à la santé et la prévention sont des éléments clés. Parallèlement, les difficultés fonctionnelles (sensorielle, cognitive, mobilité, …) associées au vieillissement, aux maladies chroniques mais aussi aux handicaps adressent des problématiques complémentaires de réhabilitation, compensation, accessibilité, suivi de la santé. L’objectif de cette UE est de sensibiliser les étudiants à l’ensemble de ces éléments à travers une approche populationnelle et/ou environnementale. Il s’agit d’une part de comprendre les besoins et d’autre part d’identifier des technologies actuelles et futures permettant d’y répondre.