La plupart du temps affublé d’une image négative, le retard peut pourtant être très utile, notamment pour les ingénieurs. C’est ce que prouve le projet P3δ (prononcez « P 3 Delta »). Mis en œuvre par les IPSAliens de l’association étudiante Cyb’Air en collaboration avec des enseignants-chercheurs et associé à la création d’un logiciel dédié, P3δ démontre ainsi que le retard peut servir à mieux stabiliser les systèmes de contrôle des drones, des satellites ou d’autres appareils.

Rien ne prédestinait Julien Huynh (IPSA promo 2021) et ses camarades de Cyb’Air à se lancer dans un projet aussi ambitieux que P3δ. Et pour cause : Cyb’Air est une très jeune association de l’IPSA, cofondée par Julien en début d’année 2019 et surtout axée sur la transmission de connaissances. « À l’origine de Cyb’Air, se trouve un groupe d’amis IPSAliens intéressés par la programmation et souhaitant casser le mythe comme quoi cette dernière était trop compliquée : notre objectif est de montrer que la programmation peut être accessible, sympa et pas réservée aux seuls initiés, explique le futur étudiant de 5e année de la Majeure Cyber Data & IA. L’association propose  régulièrement des sessions-cours ouverts à tous les étudiants de l’école pour présenter un langage de programmation ou un logiciel. » Très vite, l’activité de Cyb’Air séduit sur le campus, tant chez les étudiants (ils sont entre 15 et 20 en moyenne à assister aux sessions) que chez les strates supérieures. « Cela a plutôt bien pris, d’autant que nous nous sommes très vite rapprochés de certains professeurs de l’IPSA ayant compris la réelle nécessité d’avoir une association étudiante orientée programmation et logiciel, poursuit Julien. L’existence d’une telle asso est un bon moyen pour certains étudiants de pouvoir aller encore plus loin et d’explorer d’autres domaines. Nous avons ainsi reçu le soutien de Monsieur Pollet, le directeur de l’école, venu assister à une session consacrée au C++, et de différents professeurs, comme Monsieur Bletzacker, Monsieur Ben Thaier ou encore Monsieur Boussaada. » C’est avec ce dernier que débutera réellement l’aventure.

« On voit vraiment le retard comme un atout »

Enseignant-chercheur à l’IPSA, Islam Boussaada avait initié Julien et ses amis au calcul symbolique, une méthode de calcul assez particulière que l’on retrouve notamment dans la conception de logiciels et la programmation. Conscient de l’intérêt des étudiants pour le sujet, il a ensuite décidé de revenir vers eux pour parler de l’un de ses travaux de recherche : la génération de lois de commande retardées. « Il souhaitait faire un outil, une interface graphique, pour que ce sujet soit accessible à tous malgré le fait qu’il utilise des mathématiques plus complexes, précise Julien. Au départ, cela devait être juste une offre de stage au sein de la DR2I, mais finalement, nous avons préféré le muer en projet afin de faire participer le plus d’IPSAliens possible. D’un côté, cela permettrait à Monsieur Boussaada d’obtenir son outil, et de l’autre, cela offrirait aux étudiants l’occasion de mettre en application leurs connaissances, voire de les approfondir. » C’est comme ça qu’est né le projet P3δ.

Derrière ce nom curieux se cache en fait le terme de « Partial Pole Placement via Delay Action ». « Partial » pour dire qu’il s’agit d’assigner qu’un nombre fini de valeurs spectrales parmi l’infinité qui caractérisent ces systèmes à retard. « Pole Placement », c’est un paradigme dans le contrôle de systèmes dynamique, initialement défini pour des systèmes sans retard.. Enfin, le delta ou « δ » symbolise le delay, le retard. « Ici, contrairement à certaines méthodes que l’on voit généralement en cours, on prend en compte le retard, un paramètre essentiel et pourtant souvent ignoré, note le futur ingénieur. Par exemple, quand un drone est équipé d’une caméra, il y a un retard entre l’instant de la prise de l’image, son traitement et la transmission de l’information. Et bien avec P3δ, on va utiliser ce retard-là dans un but bénéfique : nous l’exploitons pour que le système soit encore plus stable. On voit vraiment le retard comme un atout et non comme quelque chose que l’on doit réduire ou dont on doit se débarrasser. En effet, on s’est rendu compte qu’en utilisant le retard et certaines propriétés mathématiques, cela nous permettait d’obtenir des commandes simples retardées et stabilisantes. Pour comprendre exactement son fonctionnement, il faut se référer aux publications du professeur Boussaada, mais en gros, grâce aux mathématiques il est possible de placer des pôles avec un retard, on stabilise davantage le système. »

Un projet de recherche fédérateur

Pour mener à bien cette mission, débutée lors du confinement, dix IPSAliens répartis en trois équipes se sont attelés à la tâche pendant plusieurs mois. La première était en charge d’implémenter les propriétés, la deuxième s’occupait de l’interface graphique pour la rendre intuitive pour l’utilisateur lambda et la troisième était responsable du site web créé pour communiquer autour du projet. Mais au-delà de ces rôles prédéfinis, tous les IPSAliens impliqués ont collaboré ensemble sur les différents sujets. « C’est un vrai travail collectif ! », assure Julien. En plus des équipes de l’IPSA, les participants ont aussi pu compter sur le soutien de différents organismes de recherche, à commencer par l’IRS iCODE Institute de l’Université Paris-Saclay. « Ce dernier a financé  en partie le projet, détaille le membre de Cyb’Air. Le Laboratoire des signaux et systèmes (L2S) de CentraleSupélec, l’Université Paris-Saclay, le CNRS et l’INRIA ont également entouré le projet sur différents aspects. Par exemple, l’INRIA nous a proposé d’héberger le site Internet du projet et nous a permis de mettre en place notre système web. Il peut aussi nous permettre d’assurer la protection de la propriété intellectuelle du logiciel. Notre board scientifique est également composé du professeur Boussaada, du chercheur postdoctoral Guilherme Mazanti, chercheur à l’INRIA, l’IPSA et l’Université Paris-Saclay, et de Silviu-Iulian Niculescu, directeur de recherche au CNRS. » Une équipe de choc qui a ainsi pu livrer un outil innovant à destination des chercheurs, mais pas seulement.

En effet, si un autre enseignant-chercheur de l’IPSA, Ali El Ati, qui travaille notamment sur la biomécanique, le contrôle et connexions nerveuses, a notamment récemment publié un article après avoir utilisé P3δ, le logiciel peut aussi servir aux élèves de l’IPSA et d’ailleurs. « Au-delà des chercheurs, c’est aussi un outil très intéressant pour les étudiants qui travaillent sur le contrôle car l’interface est très simple, souligne Julien. Cela peut aussi leur permettre tout simplement de découvrir le placement de pôle quand il s’agit de systèmes à retard. » Cerise sur le gâteau : P3δ est absolument gratuit et libre d’accès sur son site Internet, lui-même conçu pour faciliter sa prise en main. « Dessus, on trouve également une présentation du projet ainsi que des vidéos servant de guides pour comprendre comment le logiciel fonctionne. On peut aussi y télécharger le mode d’emploi et, bien sûr, le logiciel pour les systèmes d’exploitation MacOS, Linux et Windows. Si ses utilisateurs trouvent des choses un peu étranges, qu’ils n’hésitent surtout pas à nous contacter : nous sommes là pour l’améliorer ! » Et pour les plus intéressés, sachez que l’équipe de P3δ planche actuellement sur une nouvelle version du logiciel. « Elle sera disponible début septembre », annonce Julien. S’il n’y a pas de « retard », bien entendu !

Plus d’informations sur le projet P3δ sur son site Internet : https://cutt.ly/p3delta

Retrouvez l’association Cyb’Air de l’IPSA sur sa page Facebook 

Les IPSAliens qui ont participé au projet P3δ :

– Membres de l’équipe  Implémentation / Back end :
Yoann Audet (Promo 2021), Adrien Leclerc (Promo 2022),
Achrafy Said Mohamed (Promo 2021) et Franck Sim (Promo 2021)

– Membres de l’équipe GUI / Front end :
Honoré Curlier, Julien Huynh, Max Perraudin et Matthieu Thomas (Promo 2021)

– Membres de l’équipe Identité visuelle / Site web :
Thomas Charbonnet (Promo 2023) et Pierre-Henry Poret (Promo 2021)