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Architecture IoT verte, évolutive et efficace
No full textInternational audienceIn many applications, the Internet of Things (IoT) has revolutionized data collection, processing, and utilization. However, IoT faces challenges in energy consumption and latency, as devices often send data to distant servers, which is energy-intensive and causes delays. Fog computing addresses this by enabling data processing closer to IoT devices. Despite its benefits, fog computing deployment, especially placing fog nodes near devices, requires substantial investments and complex implementation processes, hindering widespread adoption. Participatory computing solutions have been proposed to enhance fog architectures by leveraging underutilized network resources. However, they often fail to efficiently manage the fog infrastructure, leading to the need for numerous fog nodes near connected objects and creating bottlenecks despite available participatory resources. To resolve these issues, we propose a participatory fog computing architecture that optimizes the use of underutilized resources like smartphones, laptops, and desktop computers around IoT devices. This reduces latency and energy consumption while maximizing network efficiency. Our approach promotes sustainable and efficient IoT and fog infrastructure management by decreasing transmission load and energy consumption. Simulations show that our architecture enables more efficient resource utilization, providing a viable solution to IoT node deployment challenges. It reduces costs and simplifies implementation while ensuring optimal performance under varying conditions
A Normalized Diagram for Compare Densities in Additive Manufacturing of Iron-Silicon Magnetic Alloys
No full textInternational audienceThis article explores additive manufacturing of magnetic materialsvia Selective Laser Melting (SLM), integrating insights from priorstudies. The principal goal is compare densities for different studiesabout magnetics materials (FeSi alloys) using a normalized energydiagram. This diagram is a convenient tool that help in theidentification of different density regions: incomplete melting, bubbleformation, insufficient power for melting, and finally, optimalconditions. Further, we examine density variations in Fe-3%Si, Fe6.7%Si, and Fe-6.9%Si alloys, highlighting the impact of siliconcontent on final density. This comparative analysis provides insightsinto the intricate relationship between process parameters and additivemanufacturing of magnetic materials through SLM. This studycontributes to understanding dynamic interactions shaping magneticmaterial density. By optimizing process parameters based on densityconsiderations, microstructure tailoring becomes possible, influencingthe final magnetics properties (magnetic saturation, coercive field andso on). Thus, the implications of an optimal control of densities is animportant step for a further studies about rapid prototyping of electricmachines by Additive Manufacturing (AM)
A preliminary study on the extraction of MRI Gradient-Induced potential from noisy ECG and its application to build a simple mathematical model
No full textInternational audienceBackground: Magnetic resonance imaging (MRI) is the medical imaging technique that benefits most from recent technological innovations, particularly the constant proposal of new MRI sequences that refine clinical information from the obtained images. However, this generates new gradient-induced potential (GIP) morphologies. These induced potentials (IPs) pollute the electrophysiological signals possibly recorded simultaneously. Several algorithms developed to eliminate this noise rely on modelling the shape of the IP. As each new sequence has a different shape of IP, it might be interesting to find a mathematical approach to building sequence-specific models. In this article, we present a preliminary study that includes wavelet decomposition of contaminated electrocardiographic (ECG) to extract IP morphologies and whose time-frequency characterization allows the elaboration of a harmonic model, using sinusoidal decomposition. Method: The in vitro IPs are used to select analyzing wavelets. A broadband sensor (3.5Khz), placed inside a 3 T MRI scanner, is used to collect 3-lead ECGs while activating three sequences that generate very high noise levels. The in vivo IPs extracted from the polluted ECGs are characterized to verify their quasi-periodicity. Parameters of the sinusoidal model (amplitude, frequency, phase) are estimated using the Broyden-Fletcher-Goldfard-Shano optimization algorithm. Result: Four wavelets (sym7, coif3, bior2.2, bior3.3) showed efficient in vivo IP extraction results. Three evaluation criteria for the modelling algorithm, allowing the calculated models to be compared with the shapes of the extracted IPs, showed promising results. For example, for the chosen efficiency criterion Nash-Sutcliffe efficiency , the values obtained for the three leads are between 0.99980 and 1. Conclusion: Promising preliminary results have been obtained for the extraction on modelling of different IPs from noisy ECG signals. Continuing this preliminary study on more MRI sequences and subjects could help build a database of IP models to initiate deep learning filtering. Since these models are sequence-specific and integrate the distribution of induced voltages on the body surface, we hope to find a generic relationship that enables the prediction of IPs by new sequences and anticipate the development of purification algorithms in a near future
Energy Efficiency of CAVs in Unsignalized Intersections based on Cooperative Risk-Assessment Strategy
No full textInternational audienceThe application of Connected and Automated Vehicles(CAVs) can significantly enhance traffic efficiency and reduce bothtraffic congestion and fuel consumption. Most existing studies onconnected and automated vehicles focus on improving trafficefficiency rather than fuel consumption. This paper investigates theimpact of different speed strategies adopted by CAVs on fuelconsumption. Initially, a cooperative decision-making method forCAVs at unsignalized intersections based on the Predicted InterDistance Profile (PIDP) is introduced. Subsequently, a vehicle fuelconsumption model is proposed based on this method. The modelcompares vehicles' speed-priority and fuel-priority strategies,demonstrating that the approach can effectively alleviate urbantraffic congestion and substantially reduce fuel consumption. Severalrandom scenarios were executed in the simulation to demonstrate thereliability and energy efficiency of the proposed metho
Virtual network function reconfiguration in 5G networks: An optimization perspective
No full textInternational audienceAbstract One of the major challenges in managing 5G networks is the reconfiguration of network slices. The task covers in particular reconfiguration and relocation of virtual network functions (VNFs) so as to match the service requirements of the slices and the availability of resources of the data centers. In this article, we study in deep the problem of optimal VNFs reconfiguration analyzing a number of its variants. We define two exact, compact integer linear programming formulations of the VNFs reconfiguration problem, and derive two approximate solution algorithms, one of them based on the column generation method. Numerical tests and comparisons illustrate the performance of the algorithms and the quality of the provided solutions
Generative adversarial network for newborn 3D skeleton part segmentation
No full textInternational audienceChildbirth simulations have been studied in order to predict and prevent difficult delivery issues. The reconstruction of the maternal pelvic model, which consists of a comprehensive fetal model with articulated joints, is important for therapeutic purposes. However, it is difficult and time-consuming to segment the various bones using classical image processing approaches. The aim of this study is to develop and evaluate a generative adversarial network to automatically segment the bony structures of the complete neonatal skeleton. A database of 124 newborn CT images was collected and segmented. Each 3D reconstructed skeleton was divided into 23 distinct bony segments. We proposed the generative adversarial network based on PointNet to perform the automated segmentation directly on the 3D point clouds. Our method was compared to the pointwise convolutional neural network to demonstrate its accuracy and efficiency. The GAN model produced highly accurate results with an IoU of 93.68% ± 7.37%, a Dice of 96.56% ± 4.41% and an accuracy score of 96.72% ± 3.56%, compared to 72.30% ± 5.10% for IoU, 83.82% ± 3.44% for Dice and 84.81% ± 3.25% for accuracy respectively by the pointwise convolutional neural network. In addition, our model behaved better on skeletons in anatomical postures than ones in fetal positions. This study opens new avenues for fast and accurate 3D part segmentation of the newborn 3D skeleton. In the future, further study should focus on segmenting fused bones like vertebrae and integrating the whole articulated skeleton into the maternal pelvic model to simulate complex vaginal delivery and perform associated preventive actions
Limit theorems for a class of processes generalizing the U-empirical process: Limit theorems for a class of processes generalizing the U-empirical process
No full textInternational audienceIn this paper, we develop theory and tools for studying -processes, a natural higher-order generalization of the empirical processes. We introduce a class of random discrete -measures that generalize the empirical -measure. We establish a Glivenko-Cantelli and a Donsker theorem under conditions on entropy numbers prevalent in the theory of empirical processes. These results are proved under some standard structural conditions on the Vapnik-Chervonenkis classes of functions and some mild conditions on the model. The uniform limit theorems discussed in this paper are key tools for many further developments involving empirical process techniques. Our results are applied to prove the asymptotic normality of Liu's simplicial median. We conclude this paper by extending Anscombe's central limit theorem to encompass randomly stopped U-processes, building upon its application to randomly stopped sums of independent random variables
Conception d'un cadre d'analyse pour l'adaptation des agroéquipements à la transition agroécologique
No full textPrésentation pour la soutenance de la thèseLe titre de la thèse intitulé "Conception d'un cadre d'analyse pour l'adaptation des agroéquipements à la transition agroécologique : cas des légumineuses dans la région Hauts-de-France" comprend plusieurs concepts complexes qui rendent difficile la délimitation du champ d'investigation. Afin de déterminer la demande des clients pour les équipements liés aux légumineuses dans la région Hauts-de-France, la première étude a été menée auprès d'un échantillon de concessionnaires de la région. Cependant, les résultats ont montré un fort biais commercial en raison de la profession des concessionnaires, ce qui a entraîné une absence de nuances dans les réponses. Il semblerait que le parc matériel présenté dans les catalogues satisfasse largement la demande des clients et qu’il n’y ait pas de demande d’équipements spécifiques. Lors de cette première étude, nous avons également constaté des lacunes agronomiques, car les légumineuses ont souvent été confondues avec les légumes. La deuxième étude a été menée auprès d'un échantillon de conseillers agricoles dans la région Hauts-de-France pour obtenir des informations sur les demandes spécifiques des agriculteurs pour les équipements liés aux légumineuses. Les résultats de cette étude ont montré une plus grande nuance dans les réponses. Les agriculteurs peuvent avoir des demandes spécifiques pour leurs équipements, et ils peuvent se tourner vers leurs conseillers pour trouver des solutions. Cependant, les conseillers, majoritairement agronomes, ne disposent pas toujours des compétences nécessaires pour répondre à ces questions. Nous avons constaté que les agriculteurs peuvent soit s'adresser au concessionnaire, ce qui entraîne un biais commercial similaire à celui rencontré dans la première étude, soit bricoler eux-mêmes leur équipement. Un constat commun a été fait pour ces deux études concernait une forme de scepticisme vis-à-vis du terme ‘agroécologie’ ou ‘transition agroécologique’ du fait de sa forte connotation politique. Plusieurs conseillers interviewés affirment que les agriculteurs sont plus concernés par les effets du dérèglement climatique que par la transition agroécologique Dans la troisième étude, nous avons décidé de nous pencher sur la notion de bricolage chez les agriculteurs. À cette fin, nous avons effectué une analyse de vidéos YouTube partagées par des agriculteurs qui montraient leurs bricolages. Les résultats ont montré que le sujet le plus associé à l'agroéquipement était le sol et la culture. De plus, nous avons constaté que le semoir était l'équipement le plus souvent concerné par le bricolage. En parallèle, nous avons conduit une étude auprès d’informateurs clés de différents profils, toujours dans un objectif de délimitation du périmètre de recherche. Nous leurs avons posé 3 questions. La première question « pensez-vous que l’agroéquipement est en lien avec la conception du système de culture ? » avait pour but de comprendre les liens entre l’agroéquipement et la pratique agricole. La troisième question « comment définiriez-vous l’agroécologie » avait pour objectif de voir s’il pouvait exister des disparités dans la définition de l’agroécologie chez les différents acteurs d’une même filière. La deuxième question concernait la spécificité des agroéquipements pour les légumineuses. Ici, nous avons eu 3 types de réponses : les personnes non concernées par la question, les personnes qui disent que les légumineuses ne nécessitent pas d’agroéquipements spécifiques et les personnes qui affirment que les légumineuses pourraient nécessiter une amélioration des agroéquipements quand elles sont en cultures associées ou en couvert végétal dans le cadre de pratiques de conservation du sol. Nous remarquons ici, que le sol semble être au cœur des préoccupations quant il est question de bricolage ou d’amélioration d’agroéquipements, et ce en relation avec les légumineuses. Le périmètre de recherche se définit donc autour des pratiques agricoles de conservation des sols et des agriculteurs qui les appliquent avec le concept de bricolage comme unité de mesure de la spécificité des agroéquipements. Cela n’élimine pas le sujet des légumineuses, mais le réinsère dans le cadre d’une problématique plus large et aussi plus précise. Après avoir circonscrit le champ de recherche en se focalisant sur les aspects qualitatifs des pratiques de bricolage des agriculteurs en matière de conservation des sols, l'étape suivante consiste à initier des entretiens avec des agriculteurs qui manifestent un intérêt avéré et une connaissance éclairée de cette thématique. Notre enquête se concentre sur l'exploration des pratiques agricoles des agriculteurs, les défis auxquels ils sont confrontés et les opérations de bricolage entreprises, à la fois en amont et en aval du processus d'amélioration de l'équipement agricole. Les premières observations mettent en évidence les préoccupations des agriculteurs face au changement climatique : ils considèrent l'Agriculture de Conservation des Sols (ACS) comme une stratégie d'adaptation face aux perturbations climatiques. Cette forme d'agriculture, associée à l'expérimentation et à l'ajustement aux conditions agropédoclimatiques, se caractérise par une flexibilité qui s'étend aux équipements. Les motivations pour le "bricolage" sont liées à la disponibilité limitée d'agroéquipements spécifiques à certaines pratiques agronomiques, ou à des contraintes économiques, notamment lorsque l'équipement requis est accessible mais d'un coût prohibitif. Les modifications apportées par les agriculteurs à leur matériel se concentrent sur les semoirs, dans le but d'optimiser les dépenses de temps et d'énergie, en intégrant des opérations culturales conjointes, telles que le semis combiné à la fertilisation ou à la destruction du couvert végétal. Cette approche s'inscrit dans une dynamique d'apprentissage, les agriculteurs affinant leur bricolage au fur et à mesure de leurs expérimentations, jusqu'à l'obtention du résultat final souhaité. La modularité du matériel agricole fait référence à la capacité du matériel agricole à être ajusté ou adapté aux besoins spécifiques des agriculteurs. Les agriculteurs ont montré une propension à bricoler leur matériel agricole, en particulier les semoirs, pour les rendre plus flexibles et polyvalents, afin de répondre aux exigences changeantes de leurs pratiques agricoles, en particulier dans le contexte de la conservation des sols et de l'adaptation au changement climatique. La modularité souligne l'importance de proposer aux agriculteurs des équipements plus adaptables et personnalisables, permettant une meilleure adéquation avec les contraintes et les spécificités de leurs exploitations agricoles. En intégrant la modularité dans la conception des équipements agricoles, l'agronomie peut contribuer à une agriculture plus résiliente et durable, en adéquation avec les besoins et les défis rencontrés sur le terrain. Il existe un lien intrinsèque entre les faits techniques en agronomie et le bricolage des agroéquipements. Le fait technique agronomique englobe l'étude des techniques agricoles et des équipements destinés à optimiser les pratiques agricoles. Comme nous venons de le voir, cette sophistication technique conduit à une rigidité des exploitations agricoles et à une inadéquation avec les nouveaux besoins spécifiques des agriculteurs. Pour répondre à ces besoins particuliers, les agriculteurs se tournent vers le "bricolage d'agroéquipements", en modifiant ou en adaptant les équipements existants afin d'optimiser leur efficacité dans des contextes spécifiques, tels que la combinaison de différentes opérations agricoles. Cette interaction entre le fait technique et le bricolage des équipements illustre l'importance de l'adéquation entre l'innovation technologique et les préoccupations concrètes des agriculteurs, afin de promouvoir une agriculture plus souple, durable et adaptée aux défis climatiques contemporains
Améliorer la qualité des soins par la gestion des patients en milieu hospitalier : apports de l’intelligence artificielle
No full textFlow management in healthcare institutions encompasses all processes and exchanges aimed at ensuring the production of care, the use of consumables, materials, and information for the benefit of patients. This definition notably includes personnel, patients and material (consumables, medical devices, etc.).In the past, patient flow management in hospitals has undergone significant evolution, transitioning from a manual approach to a more automated strategy with the advent of digitization. Nowadays, this management is evolving towards increasingly specialized systems that incorporate artificial intelligence.Companies are investing to offer healthcare facilities software solutions for patient flow management. These software applications assist medical staff in appointment planning, bed management, monitoring the intra and extra-hospital movements of patients, and optimizing the use of resources (medical devices, human resources, etc.) to improve the coordination of hospital activities.This project dissertation is intended for medical teams, biomedical services, care management, and IT departments involved in patient flow management, to assist them in implementing AI-powered assisted management solutions. This approach aims to remove all barriers in the service of the quality of care, for the benefit of hospital staff and patients.La gestion des flux en établissement de santé englobe l'ensemble des processus et échanges visant à assurer la production de soins, l'utilisation de consommables, de matériels et d'informations au bénéfice des patients. Cette définition inclut notamment les flux de personnels, de patients et de matériels (consommables, dispositifs médicaux, …). Historiquement, la gestion des flux patients à l'hôpital a connu une évolution significative, passant d'une approche manuelle à une stratégie plus automatisée avec l'arrivée de la numérisation. Actuellement, cette gestion évolue vers des dispositifs de plus en plus spécialisés intégrant l'intelligence artificielle. Les industriels investissent pour proposer aux établissements des solutions logicielles de gestion des flux patients. Ces logiciels permettent alors d’assister le personnel médical dans la planification de rendez-vous, la gestion des lits, le suivi des mouvements intra et extra hospitaliers des patients et l’optimisation de l’utilisation des ressources (dispositifs médicaux, ressources humaines, …) afin d’améliorer la coordination des activités hospitalières. Ce mémoire de projet s’adresse aux équipes médicales, services biomédicaux, directions des soins et directions informatiques, impliquées dans la gestion des flux patients, pour les aider à mettre en place des solutions de gestion assistée exploitant l’intelligence artificielle. Une approche qui vise à lever l’ensemble des freins, au service de la qualité des soins, pour le bénéfice du personnel hospitalier et des patients
Intelligences artificielles déployées dans les établissements de santé
No full textIn just a few years, artificial intelligence has become part of our daily lives, taking advantage of accumulated computing capacity, advanced modeling, learning and the strategic exploitation of massive data. This technology has been introduced in a variety of fields and has become almost routine in certain activities. Healthcare is no exception.Today, the association of AI and healthcare is omnipresent in the media, at specialist conferences, and extends to the general public. However, it often remains difficult to determine whether the applications and tools put forward are actually used in daily practice in healthcare establishments and by professionals in France. As part of this project, our aim is to move away from promotional rhetoric to present a clear vision of AI deployment in healthcare facilities in France, focusing on the barriers and drivers to deployment.En quelques années, l'intelligence artificielle s'est concrètement inscrite dans notre quotidien, tirant profit de capacités de calcul grandissantes, de modélisation avancée, d'apprentissage et de l'exploitation stratégique des données massives. Cette technologie a été introduite dans divers domaines et est devenue presque routinière dans le cadre de certaines activités. Le domaine de la santé n’échappe pas à ces évolutions. Aujourd’hui, l’association des thèmes IA et santé est omniprésente dans les médias, les conférences spécialisées, et s'étend au grand public. Toutefois, il demeure souvent difficile de déterminer si les applications et les outils mis en avant sont réellement utilisés dans la pratique quotidienne des établissements de santé et par les professionnels en France. Dans le cadre de ce projet, notre objectif est d’aller loin des discours promotionnels pour présenter une vision claire du déploiement de l'IA dans les établissements de santé en France, en mettant l’accent sur les obstacles et les moteurs de déploiement